基于PLC模糊PID控制在電液比例系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、云南是一個木材加工大省，省內有多種水平不一的國內外制造的人造板生產線，由于控制水平和工藝之間的差異，使人造板在板厚的控制和預固化層的控制中，產生了較大的困難，主要反映在位置控制和速度控制相結合的問題上。所以，工藝和控制相結合的研究，顯得特別重要。在人造板工藝的更新中，應該結合這種工藝的更新，對適合各種工藝的自動控制的模式進行各種方式的研究。由于環(huán)境的特殊性，應用電液伺服控制對于油液的污染過于敏感，所以導師在云南省科委基金項目研究電液比例

2、閉環(huán)控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性時，已經成功地在實驗熱壓機上構建了基于PLC的電液比例閉環(huán)控制系統(tǒng)。應用比例流量閥代替伺服閥進行閉環(huán)控制，雖然大幅提高了系統(tǒng)的抗污染性和系統(tǒng)工作壽命，但又帶來了比例閥存在控制死區(qū)的問題。在一般的控制中，比例閥的死區(qū)是可以通過補償來提高其位置精度的。但由于人造板毛坯材料的不連續(xù)性和力學各向異性使熱壓機的自動控制系統(tǒng)的補償變得復雜，對不同的材料和不同厚度的規(guī)格必須進行不同程度的補償。如果材料是混合的，而且各種比例是變

3、化的，則使這種補償變得更加困難。而模糊控制在理論上對控制對象的物理模型和數學模型難以確定的情況時，卻呈現(xiàn)了良好的適應性。所以如果把模糊控制引入熱壓機的比例閉環(huán)控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的適應性得以拓寬，對人造板熱壓機控制系統(tǒng)的更新有重要的實際意義。 所謂模糊控制，就是在控制方法上應用模糊集理論、模糊語言變量及模糊邏輯推理的知識來模擬人的模糊思維方法，主要依據人工操作員的經驗，用計算機實現(xiàn)與操作者相同的控制。它具有以下特點： (

4、1)不需已知被控對象的精確數學模型，一般只需提供現(xiàn)場操作人員的經驗知識及操作數據。這樣，對一些復雜的系統(tǒng)，如電液伺服系統(tǒng)，因難以建立精確數學模型，故不宜用經典或現(xiàn)代控制方法，更適用于采用模糊控制。 (2)控制規(guī)則用語言變量表達，代替常規(guī)的數學變量，用簡單的軟硬件即可實現(xiàn)，較易建立語言變量規(guī)則，同時易于實現(xiàn)實時控制，控制方法簡單。 (3)控制系統(tǒng)的魯棒性強，對過程參數的變化很不敏感，尤其適于時變的、非線性及滯后系統(tǒng)。另外，

5、對于滯后系統(tǒng)能對純滯后給予補償。 (4)模糊控制推理采用“不精確推理”。推理過程模仿人的思維過程，由于介入了人類的經驗，因而能夠處理復雜甚至“病態(tài)’’的系統(tǒng)。 通過對中外資料的查詢，了解到在各行業(yè)中應用模糊控制的文章太多，但結合實際應用的卻有限，尤其對于人造板熱壓機控制系統(tǒng)為對象的十分稀少，主要是以單片機為主，來研究一些模糊仿真算法；而以實際系統(tǒng)為基本模式，基于PLC的模糊控制的參考文獻十分罕見。所以本研究在吸收借鑒前人

6、成果的基礎上，綜合標準PID控制算法和模糊控制的優(yōu)點，進而提出了一種基于模糊PID控制模式。其主要研究內容是以實際應用的PLC為模糊控制器主體，以現(xiàn)代熱壓工藝為依據，以電液比例控制系統(tǒng)為驅動控制機構來研究模糊PID控制的實際應用問題。整個系統(tǒng)的研究方法采取理論和實際相結合。理論主要以計算機仿真為主，實際研究在實驗熱壓機或模擬實驗熱壓機上進行。根據研究內容的三大部分，逐次實驗，逐步仿真，應用理論指導研究，應用實驗結果修正理論。 首

7、先深入分析熱壓系統(tǒng)的基本工作原理，在我院新購進的YYSYT-001開放式液壓綜合實驗臺上搭建模擬實驗熱壓機的電液比例閉環(huán)控制系統(tǒng)。然后，在該實驗系統(tǒng)上通過對不同的PID參數的搭配，做了大量的實驗，總結出在各種PID參數搭配的情況下，控制系統(tǒng)所呈現(xiàn)出不同的控制品質。并用PCAccess通訊控件在Eexcel上開發(fā)新的監(jiān)控界面，記錄PID實驗中輸入輸出的模擬量過程值，求得系統(tǒng)PID過程變化瞬態(tài)圖并以此觀察系統(tǒng)的偏差及偏差變化情況。根據這些記

8、錄的數據和曲線所呈現(xiàn)的不同的表現(xiàn)，歸納總結后求得三個PID控制參數的模糊控制規(guī)則，進而建立各PID參數完整的模糊控制規(guī)則表。最后，把模糊專家系統(tǒng)以及PID控制器結合起來，利用模糊專家系統(tǒng)的知識來修正PID參數，改變PID控制方式以期達到最佳的控制效果。 由于在電液比例閉環(huán)控制中，系統(tǒng)的超調和振蕩往往是在空載時最大。這是因為隨著毛坯壓縮，反力增大，使比例閥的進出口壓差減小，形成負載越大，比例閥壓差越小，速度越慢，超調越小。所以本文