基于PLC模糊PID控制在電液比例系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、云南是一個木材加工大省，省內(nèi)有多種水平不一的國內(nèi)外制造的人造板生產(chǎn)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(yù)固化層的控制中，產(chǎn)生了較大的困難，主要反映在位置控制和速度控制相結(jié)合的問題上。所以，工藝和控制相結(jié)合的研究，顯得特別重要。在人造板工藝的更新中，應(yīng)該結(jié)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(yīng)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(jīng)成功地在實驗熱壓機上構(gòu)建了基于PLC的電液比例閉環(huán)控制系統(tǒng)。應(yīng)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(shù)學模型難以確定的情況時，卻呈現(xiàn)了良好的適應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jù)人工操作員的經(jīng)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(shù)學模型，一般只需提供現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗知識及操作數(shù)據(jù)。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(shù)學模型，故不宜用經(jīng)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(shù)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(shù)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(jīng)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(yīng)用模糊控制的文章太多，但結(jié)合實際應(yīng)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(chǔ)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(nèi)容是以實際應(yīng)用的PLC為模糊控制器主體，以現(xiàn)代熱壓工藝為依據(jù)，以電液比例控制系統(tǒng)為驅(qū)動控制機構(gòu)來研究模糊PID控制的實際應(yīng)用問題。整個系統(tǒng)的研究方法采取理論和實際相結(jié)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(jù)研究內(nèi)容的三大部分，逐次實驗，逐步仿真，應(yīng)用理論指導研究，應(yīng)用實驗結(jié)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(shù)的搭配，做了大量的實驗，總結(jié)出在各種PID參數(shù)搭配的情況下，控制系統(tǒng)所呈現(xiàn)出不同的控制品質(zhì)。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(jù)這些記

8、錄的數(shù)據(jù)和曲線所呈現(xiàn)的不同的表現(xiàn)，歸納總結(jié)后求得三個PID控制參數(shù)的模糊控制規(guī)則，進而建立各PID參數(shù)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(jié)合起來，利用模糊專家系統(tǒng)的知識來修正PID參數(shù)，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(diào)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(diào)越小。所以本文