PDF《基于 S7-300 模糊 PID 控制实验平台设计与开发》

30 年代以来,自动化技术获得惊人的成就,现在在工业生产和科学发 展中起着关键作用.当前,自动化装置已成为大型设备不可分割的一部分.可以说,如 果不配备适当的自动化设备,大型生产过程根本无法进行.事实上,自动化水平高低已 经成为衡量工业企业现代化的一个重要标志.传统的过程控制中对液位高度等参数控制 都采用 PID 控制,可以说获得了很好的效果.在生产过程中,PID 控制已经成为历史最 悠久、生命力最强的基本方式.此后,随着计算机和 PLC 的发展,计算机和 PLC 与模糊 PID 控制技术完美的结合,可以通过计算机控制 PLC 产生 PID 参数,控制被控对象以及 反馈数据给计算机进行处理. 模糊控制是近十几年来迅速发展的一项技术,与神经网络及专家控制并称为智能控 制, 但由于其简单实用,目前已成功应用于各种控制系统中.模糊控制是以模糊集合论、 模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数学控制方法, 属于非线性控制方 法.由于引入专家的逻辑思维方式,使得模糊控制器具有一定的自适应控制能力, 因而特 别适用于难于用精确数学模型描述的系统, 并且有很强的鲁棒性和稳定性.本设计针对 常见的一阶大惯性环节温控对象,设计出一种PID控制与模糊控制(FLC) 相结合的控制 系统,可以取得良好的控制效果.[10] 1.1 模糊控制 PID 模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control),是以模糊集 合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术.1965 年,美国 的L.A.Zadeh 创立了模糊集合论;

1973 年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理.

1974 年, 英国的 E.H.Mamdani 首先用模糊控制语句组成模糊控制器, 并把它应用于锅炉 和蒸 汽机的控制,在实验室获得成功.这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生. 模糊控制实质上是一种非线性控制,从属于智能控制的范畴.模糊控制的一大特点是既 具有系统化的理论,又有着大量实际应用背景.模糊控制的发展最初在西方遇到了较大 的阻力;

然而在东方尤其是在日本,却得到了迅速而广泛的推广应用.近20 多年来, 模糊控制不论从理论上还是技术上都有了长足的进步,成为自动控制领域中一个非常活 辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第2页跃而又硕果累累的分支.其典型应用的例子涉及生产和生活的许多方面,例如在家用电 器设备中有模糊洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、照相机和摄录机等;

在工业控制领域 中有水净化处理、发酵过程、化学反应釜、水泥窑炉等的模糊控制;

在专用系统和其它 方面有地铁靠站停车、汽车驾驶、电梯、自动扶梯、蒸汽引擎以及机器人的模糊控制等. 模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制经验,而这些经验多是用语言表 达的具有相当模糊性的控制规则.模糊控制器(Fuzzy Controller,即FC)获得巨大成功 的主要原因在于它具有如下一些突出特点: ・ 模糊控制是一种基于规则的控制.它直接采用语言型控制规则,出发点是现场操 作人员的控制经验或相关专家的知识,在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型, 因而使得控制机理和策略易于接受与理解,设计简单,便于应用. ・ 由工业过程的定性认识出发,比较容易建立语言控制规则,因而模糊控制对那 些数学模型难以获取、动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用. ・ 基于模型的控制算法及系统设计方法,由于出发点和性能指标的不同,容易导 致较大差异;