防彈衣生產(chǎn)線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)改進(jìn)

現(xiàn)場(chǎng)溫度為控制對(duì)象，用戶設(shè)定的溫度值為控制系統(tǒng)給定值，AD采集模塊獲取的溫度值為控制系統(tǒng)反饋值，反饋值及給定值經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的模糊PID控制算法運(yùn)算之后去控制現(xiàn)場(chǎng)加熱設(shè)備的狀態(tài)，從而控制溫度對(duì)象。
本系統(tǒng)模糊PID控制算法根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的不同狀態(tài)及工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合PID系統(tǒng)中Kp，Kd，Ki三者系數(shù)的關(guān)聯(lián)性，設(shè)計(jì)模糊整定參數(shù)。系統(tǒng)使用偏差值Error和Error_Change作為模糊判定的輸入，語(yǔ)言取{NB，NS，O，PS，PB}，根據(jù)Error和Error_Change整定Kp，Ki，Kd的模糊值，同樣取{NB，NS，O，PS，PB}5個(gè)模糊值。然后建立模糊規(guī)則表，表1為Kd規(guī)則表，Ki，Kp模糊規(guī)則表與Kp規(guī)則表類似。

不同的控制系統(tǒng)對(duì)PID的3個(gè)系數(shù)Kp，Ki，Kd的模糊也不同，本系統(tǒng)希望控制對(duì)象溫度值能盡快恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，所以Kd系數(shù)的模糊尤為重要，設(shè)置的Kd對(duì)Error_Change特別敏感。
以下是本系統(tǒng)的模糊PID控制算法軟件實(shí)現(xiàn)代碼：
typedef struct
由左邊圖可以看出控制過(guò)程前期略有超調(diào)，但是對(duì)于系統(tǒng)是可接受的，因?yàn)樯a(chǎn)線剛開(kāi)始的時(shí)候需要預(yù)熱爐子。控制過(guò)程中測(cè)試人員加入一次擾動(dòng)，可以看出系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)閿_動(dòng)產(chǎn)生震蕩，而之前使用經(jīng)典PID測(cè)試的時(shí)候受到擾動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生震蕩。因此模糊PID控制算法可以解決防彈衣生產(chǎn)線上大爐溫度因季節(jié)或環(huán)境變化導(dǎo)致控制效果不理想的問(wèn)題。
由右邊圖可看出本智能溫度控制系統(tǒng)的對(duì)大爐溫度對(duì)象的控制精度可以達(dá)到±0．1度。


3 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果分析
本智能溫度控制系統(tǒng)在浙江某個(gè)防彈衣生產(chǎn)線上運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試結(jié)果的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)MATLAB運(yùn)算得到的系統(tǒng)控制效果圖及現(xiàn)場(chǎng)觸摸液晶主控屏的系統(tǒng)運(yùn)行圖如圖5所示。

4 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)本方案的設(shè)計(jì)及防彈衣生產(chǎn)線爐溫控制現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果分析，溫度控制的精度從原來(lái)的±1度提升到了±0．1度，很大程度提高了溫度控制效果；使用16位AD模擬量采集提高了溫度采集精度；使用數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)及控制，使得溫度反饋及輸出控制的時(shí)間大大縮短，穩(wěn)定性大幅度提高，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。