PDF《基于西门子 S7- 300 PLC 的模糊控制实现》

23 第 7卷第 4期2007年12月 南京师范大学学报 (工程技术版 ) J OURNAL OF NAN JI NG NORMAL UN I VERSI TY ( ENG I NEERI NG AND TECHNOLOGY EDI T I ON ) Vo.l

7 No.

4 Dec ,

2007 来, 应用 PLC来实现模糊控制器, 将会使模糊控制在工业控制中发挥更大的作用. 现在已有一些 PLC 生产 厂家备有模糊控制模块供用户选用, 但其价格非常昂贵. 目前, 工业应用中, 特别是过程控制中, 大量采用 可编程逻辑控制器, 若在原常规控制系统的硬件基础上, 利用软件编程来实现模糊控制器, 将会降低模糊 控制系统的成本. 同时, 也为用模糊控制技术改造原常规控制方法创造了条件. 本文研究了模糊控制方法在 PLC(西门子 S7- 300)的实现问题, 并以三级水箱作为控制对象, 实现了 液位的有效控制, 并形成了完整的可通用的软件系统.

1 模糊控制原理 模糊控制器基本结构如图 1所示. 模糊控制器 包括输入量模糊化、 模糊推理和解模糊

3 个部分. E 和EC 分别为 e和ec模糊化后的模糊量;

U 为模糊控 制量;

u 为 U解模糊化后的精确量. K e, K ec, Ku 分别为 e, ec和 u的模糊量化因子. 模糊控制系统设计主要由 以下几个步骤完成.

1 1 建立模糊控制规则库 模糊控制系统的设计开发归结起来可分成两大 部分: 一是硬件系统设计, 主要包括被控对象的特征参数、 系统的接口和通讯;

二是软件设计, 包括模糊控 制算法设计及程序实现. 根据专家知识及操作经验可得模糊控制规则: IfE is A and E c is B, Then U is C. 其中, A, B, C 分别为输入、 输出量模糊词集中的元素.

1 2 输入模糊化 设被控对象的给定值为 r , 实测值为 y ( t), 则闭环偏差 e = r- y( t), 误差变化率 ec = et - et- 1. 式中, et 为当前时刻的偏差;

et-

1 为前一个采样时刻的偏差. 表1语言变量 E 赋值表 Table

1 Linguistic-num eric E value E -

2 -

1 0 +

1 +

2 PB

0 0

0 0

0 .

5 PS

0 0

0 0 .

4 0 .

8 Z

0 0.

4 1

0 .

4 0 NS 0.

2 0.

8 0.

4 0

0 NB 0.

5 0

0 0

0 将所选的模糊子集进行匹配, 本文假设把模糊变 量E, E c 以及控制量 U分成 5档, 即为正大 ( PB )、 正小 ( PS)、 零(Z)、 负小 ( NS)、 负大 ( NB) 5级语言变量. 根据控制需要和经验, 取三角形隶属度函数. 本文 将U, E, E c 分为 {-

2 , -

1 ,

0 , +

1 , + 2} 5档, 则共有

5 5 = 25条模糊控制规则, 表 1为语言变量 E 赋值表.

1 3 模糊决策与模糊控制规则 表2模糊控制........