PDF《基于 PLC 的模糊控制器的设计》

2 模糊控制器的 PLC 实现方法 2.1 硬件组成 图1所示的模糊控制系统数据采集及 A/D 转换由模拟量输入模块 FX2N-2AD 完成, D/A 转换由模拟量输出模块 FX2N-2DA 完成, 模糊控制器采用三菱的 FX2N 型PLC, 通过编程 来实现. 2.2 程序设计流程 基于 PLC 的模糊控制器的设计遵循上述设计过程.考虑到 PLC 程序执行采取循环扫描方式 的特点,为满足控制的实时性要求,节省在线实时计算工作量,具体设计时,根据建立的模 糊语言变量赋值表和模糊控制规则表,利用 MATLAB 预先编制程序进行模糊推理与模糊判 决,建立离线的模糊控制查询表,按一定规律将其存放在 PLC 的保持继电器中.实时控制 时,PLC 只须对采样得到的精确量、进行等级量化,得到其相应的模糊化论域元素,再通 过查表获得输出控制量的量化值,最后将此量化值乘以比例因子 ku 即可得到最终的精确控 制量.其程序设计流程见图 2. 图2模糊控制算法流程图 具体实现上述控制算法的关键在于解决输入量等级量化程序梯形图设计和查表获取模糊控 制量的查表程序梯形图设计. 2.3 输入量等级量化的梯形图设计 依据式(1)将基本论域区间[]的精确量按四舍五入原则量化为论域区间[]的论域元素. y=2n[e-(a-b)/2]/(b-a) 式(1) FX2N-2AD 为12 位的 A/D 转换模块,理论上模糊控制器的输入的取值范围可能为 -4095~4095.然而,实际上仅刚开始起动等很少时候可能达到 4095.在正常运行过程中, 的基本论域取值比上述范围要小得多,一般可取为[-240,+240],的论域取为[-6,+6],则 量化因子为. 按式(1)对量化后的对应的模糊化论域 X 元素如表

1 所示. 表1根据表

1 对输入量实现等级量化的梯形图如图

3 所示. 图3输入量等级量化梯形图 输入量的模糊量化等级梯形图设计与类似. 2.4 模糊控制查询表查询程序设计 模糊控制查询表是经模糊推理与逆模糊化运算获得的一个 1313(基于上述对语言变量论域范 围的设定)的二维矩阵.表2给出了一个模糊控制查询表的实例,表中矩阵元素 Ui 是由输入 量、的论域元素确定的输出控制量的量化值,其论域范围为-7~7. 表2将查询表元素逐行依次存储在 PLC 的保持继电器 D2000~D2168 中. 查表程序设计利用变址寄存器 V,通过采取"基址+偏移地址"寻址的设计方法来实现.设、 的论域元素分别为 X、Y,则输出控制量的位置为:表首地址+13(X+6)+(Y+6).其梯形图如 图4. 图4查表程序梯形图

3 结束语 通过编程, 在PLC 上实现非线性变化量的模糊控制, 即充分利用了 PLC 控制系统可靠性高、 抗干扰能力强的特点,又提高了控制系统的智能化程度,具有成本低、控制效果好的优点, 其应用前景广阔. 本文作者创新点:在对模糊控制器设计过程分析的基础上,提出了通过编程在三菱 FX 系列 PLC 上实现模糊控制的程序设计方法,该方法对其它类型的 PLC 具有通用性. 参考文献 [1]廉小亲. 模糊控制技术[M]. 北京:中国电力出版社,2003 [2]刘法治,赵明富. 模糊控制技术在高楼恒压供水系统中的应用[J]. 微计算机信息,2005, 第21 卷第 7-1 期:21-23 作者简介:龙迎春,(1970-),男,汉,湖南邵阳人,讲师,硕士.现主要从事电气工程与计 算机控制方面的教学与科研工作.

邮箱:[email protected] (512005 广东韶关 韶关学院信息工程学院) 龙迎春 ( School of Information Engineering,,