基于PLC和變頻器的冷媒水壓力控制
加入技術交流群
3.1 模糊pid控制特點
經典pid閉環算法難于實現冷媒水壓力調節系統控制收斂。模糊pid控制利用當前的控制偏差，結合被控過程動態特性的變化，并針對具體過程的實際經驗，根據一定的控制要求或目標函數，通過模糊規則推理確定控制參數，實現對系統的控制。
模糊控制對數學模型的依賴性弱，不需要建立過程的精確數學模型。模糊控制對系統動態過程有較好的控制作用，但對系統的靜態誤差無法消除。因此針對模糊控制和pid控制的各自特點，應用pid控制結合模糊控制的方法實現對系統的階梯分段控制將會取得良好的控制效果。
3.2 模糊pid控制過程
本系統由于用戶用水需求不確定，管網水壓波動較大，數學模型很難確定，而模糊控制不需要精確的數學模型，因此壓力控制算法采用模糊pid控制方式[2]-[4]進行設計。
模糊pid控制以誤差e和誤差變化ec作為輸入，經模糊化后用模糊語言描述，利用模糊控制規則來判斷控制量的真實值, 輸出變量為u，為4～20ma的控制電流。模糊控制器的工作過程可以描述為：首先將模糊控制器的輸入量轉化為模糊量，以供模糊控制邏輯決策系統用,模糊決策器根據控制規則決定模糊關系r，應用模糊邏輯推理算法得出控制器的模糊輸出量,最后經精確計算得出控制量控制被控對象。模糊pid控制圖如圖2所示。
圖2 模糊pid控制框圖
對壓差e、壓差變化率ec和控制量u的模糊語言變量分別為e、ec和u，其模糊語言變量的模糊語言值均為：{nb、nm、ns、zo、ps、pm、pb}，表示{負大、負中、負小、零、正小、正中、正大}。一般模糊論域中所含元素個數為模糊語言詞集的2倍，所以模糊論域為{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}。根據比例因子ke和kec將e和ec模糊化。
其中n=6，管網壓力變化范圍為0. 3～0.5mpa ,而設定值為0.4 mpa，得出誤差的基本論域e∈[ - 0. 1、0.1]；由經驗得知，在正常情況下壓力變化不會超過0.05 mpa/s，故誤差變化量的基本論域ec∈[ - 0. 05、0.05]；因此可得誤差e和誤差的增量ec的比例因子分別為60和120。考慮對論域的覆蓋程度、靈敏度和魯棒性原則，本系統隸屬函數選擇為三角形隸屬函數。
模糊控制規則是模糊控制的核心，它能夠模擬人的基于模糊概念的推理能力，也就是利用語言歸納手動控制策略的過程。模糊控制的確定，實質上是將控制經驗加以總結而得出一條條模糊條件語句。用復合條件語句表示為：if
e=nl andec=nl
then u=nl，從而使系統輸出響應的動態特性和靜態特性都達到最佳。本系統中，由于e和ec各有7個語言輸入值,故共有7×7=49條if-then語句，可歸納為模糊控制規則表，具體如附表所示。
4 結束語
本文設計一種基于plc和變頻器的且具有遠程監控功能的冷媒水自動控制系統，具有響應快速、準確，操作方便，維護便利，高效節能等特點。將模糊pid控制器應用于該恒壓控制系統，彌補了傳統pid控制的不足，改善了系統的非線性、大滯后性等特征，提高了系統的魯棒性。
pid控制器相關文章:pid控制器原理
蜂鳴器相關文章:蜂鳴器原理 電接點壓力表相關文章:電接點壓力表原理
評論