PDF《模糊 PID 控制算法 在带式淬火炉温度控制系统中的应用与设计》

模糊 PID 控制算法 在带式淬火炉温度控制系统中的应用与设计 系部:电气与电子工程学院 专业班级:自动化

0201 班 学生姓名:刘璇 指导教师:潘健 副教授 摘要:本课题针对仙居英达制针有限公司热处理炉温度控制系统,完成了基于研华亚当

4000 系列模块的网带式淬 火炉温度控制系统设计.

论文重点比较了 PID 控制和模糊控制的异同,将模糊理论的知识表达容易和 PID 控制精度高这 两种优势结合起来,解决了传统模糊控制由于隶属度函数和模糊规则选取不当造成的控制精度不高和 PID 很难建立系统 的精确数学模型的缺陷.针对植绒针淬火工艺要求,提出了模糊自整定 PID 控制. 热处理炉温度控制系统软件采用亚控组态王编写,在此基础上,利用 1200W 圆盘型电炉在实验室完成了基于 PID 的 控制实验,获取了实验曲线和实验数据,控制精度±3℃. 关键词:模糊 PID、温度控制、淬火炉 Fuzzy PID control algorithms in hardening furnace temperature control system applications and design Abstract:Completion of hardening furnace control system design aimed at the heat treatment furnace temperature control system of the Xianjuyingda Limited, based on Adam

4000 serise modules of the Yanhua company. Low control precision and difficulty to establish the system the precise mathematical model with PID are the issues of traditional fuzzy control. They are caused by inadequate selection of degree of dependence function and fuzzy rule. The paper emphasizes similarities and differences between the PID control and the fuzzy control, combined the advantages of easily expressed fuzzy control knowledge and high control precision to solve the issues addressed above. It also raised fuzzy PID control, which aimed at craft requirements of Zhirong needle. Heat treatment furnace temperature control system is programmed using Zutai Wang Asia. Laboratory-based PID control experiments was completed on the basis of using 1200W disk-type stoves.It obtained experimental curve, experimental data, and control precision ±3℃. Key words : Fuzzy PID control, hardening furnace, temperature control 1.内容简介 1.1.控制策略的比较与选择 淬火炉温度控制的主要问题是: 它是一个特性参数随炉温变化而变化的被控对象, 炉温控制具有升 温单向性、大惯性、大滞后、时变性的特点.例如,其升温单向性是由于淬火炉的升温保温是依靠电阻 丝加热,降温则是依靠环境自然冷却,当其温度一旦超调就很难用控制手段使其降温,因而很难用数学 方法建立精确的模型和确定参数. 根据控制对象的这一特点,比较 PID 控制、模糊控制和模糊 PID 控制这三种控制策略发现,常规 PID(比例,积分,微分)控制具有简单、稳定性好、可靠性高的特点,而且 PID 调节规律对相当多的工 业控制对象,特别是对于线性定常系统的控制是非常有效的,一般都能够得到比较满意的控制效果,其 调节过程的品质取决于 PID 控制器各个参数的整定.但是,常规的 PID 控制存在一些问题.首先,常规 PID 控制器不能在线整定参数;

并且,常规 PID 控制器对于非线性、时变的系统和模型不清楚的系统就 不能很好的控制,其PID 参数不是整定困难就是根本无法整定,因此不能得到预期的控制效果.简单模 糊控制由于不具有积分环节, 因而在模糊控制的系统中又很难消除稳态误差, 而且在变量分级不够多的 情况下, 常常在平衡点附近会有小的振荡现象. 但模糊控制器对复杂的和模型不清楚的系统都能进行简 单而有效的控制,所以如果把两者结合起来,就可以构成兼有着两者优点的模糊 PID(Fuzzy-PID)控制 器. 所以, 针对被控对象的特性选择利用模糊控制器来给 PID 控制器在线自整定(或自校正, 自调整)PID 参数,组成模糊自整定(或自调整)参数 PID 控制器的控制策略. 1.2.硬件结构的设计与实现 硬件框架结构分主工控机, ADAM4018+, ADAM4520, ADAM4024, ZKA-1 可控硅电压调整器, 双向可控硅六部分.以工控机为控制系统的核心,将所有模块连成一个完整的系统.如图