PDF《基于模糊控制论的PLC在温度控制中的应用》

2 OMRON 欧姆龙征文集2007 控制,还需将模糊量u转化为精确的数字量,经D/A转换,并送 给执行机构,从而对被控对象实施控制. 3.2 模糊控制的实现 本系统采用二维模糊控制.设模糊变量为:e(温差),ec (温差变化率),u(输出量).输入输出变量语言可以表达为: 负大(NB),负小(NS),负零(NZ),正零(PZ),正小 (PS),正大(PB).系统中温差、温差变化率的基本论域分 别为+e、+ec,其范围为[-5,+5],精确量均可划分为12个 等级.输出量u的论域设定为+u,其范围定为[-6,+6],精 确量划分为14个等级. 本系统为双输入单输出模糊控制,根据过程控制的实际经 验得到一系列推理语言规则,写成如下形式: IFE = (NB) and EC = (PB) then U = (PB) 例如:温度偏差(E=e'

)为负大且偏差变化率(EC= ec'

)为正大,则输出控制增量(U=u)应为正大,以减少 负偏差,使其趋近于给定值.根据这些模糊条件语句可归纳为 模糊关系: R=U(E*EC)*U 式中U、*为模糊关系矩阵的 并 和 交 运算,由E、 EC及上式推理合成规则,得到控制增量模糊集U: U = (E*EC)*R 求出控制决策U,再按隶属函数中位数方法得到相应的控 制增量u 再经计算机离线反复调试修正,得到模糊控制表. 实时控制时,根据输入偏差与输入偏差变化率的模糊值直接查 找控制表,获得控制量.模糊控制表如附表所示: 附表 模糊控制表 E EC -5 -4 -3 -2 -1 -0 +0

1 2

3 4

5 -5

6 6

5 5

4 3

0 0

0 0

0 0 -4

6 5

5 4

3 2

0 0

0 0

0 0 -3

5 5

4 3

2 1

0 0

0 0

0 0 -2

5 5

4 3

2 2

0 0

0 0

0 -1 -1

5 4

3 2

1 0

0 -1 -1 -1 -2 -3

0 4

4 3

1 0

0 0 -1 -1 -1 -3 -4

1 4

3 2

0 0

0 0 -1 -2 -2 -3 -4

2 3

2 2

0 0

0 -1 -2 -2 -3 -4 -4

3 2

0 0

0 0

0 -1 -3 -3 -4 -5 -5

4 0

0 0

0 0

0 -1 -3 -3 -4 -6 -6

5 0

0 0

0 0

0 -3 -5 -5 - -6 -6 模糊控制程序作为整个PLC控制程序的一个子程序,包括 数据的读取、模糊推理和控制信号输出.模糊控制算法的程序 流程图如图3所示. Y 采样输入 OUT Y Y N N N Y N IN 计算 e(k) e(k)>

xe? e(k)= xe e(k)<

xe e(k)= -xe e(k)模糊化处理 查表 u(k) e(k)>

ye? e(k)<

ye? e(k)= ye e(k)= -ye 设置基本论域 初值误差 e:[-xe,xe] 控制量 u: [-xu,xu] 图3 模糊控制算法流程图 4.应用效果 笔者将该系统用于烧结配矿试验电炉的温度控制,得到相 当好的效果.传统的试验电炉控制只具备恒温控制,温度设定 由人工通过温度控制器的给定电位器设定,试验准确性很难保 证.我们采用该系统对试验电炉的温度实施控制,使炉膛的温 度严格按给定的温控曲线变化,如图4所示.试验品种改变或试 验参数变化也能保证其精度. t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t/min ℃ ℃ T4 T3 T2 T1

0 图4 试验电炉温控曲线 5.结束语 将模糊控制与PLC控制系统相结合,即显示了PLC的可靠、 灵活、适应性强的特点,也大大提高了控制系统的智能化程度. 基于模糊控制的PLC系统适用于很多场合,控制程序易于模块 化、标准化,与PLC自带的PID控制模块相比,具有编程方式灵 活,限制条件少,模糊变量和模糊规则个数不受系统硬件限制 等特点,降低了系统的开发成本,扩大了应用范围. 参考文献 [1] Ordonez R, Passino KM. Stsble Multi-Input Multi- Output Adaptive Fuzzy/Neural Control [J] IEEE Trans. on Fuzzy Syatems,1999,(7) :345-353 [2] W. pedrycz. An identification slgorithm in Fuzzy relation systems[J].Fuzzy sets and system. VOL 1984(13):153-167 [3] Tanaka,K.and Sugeno, M.Stability Analysis and Design of Fuzzy Control Systems[J].Fuzzy Sets and Systems,1992(45):135-136 [4] 冯冬青,谢宋和.模糊智能控制.北京:化学工业出版社, 1998 ........