电加热器的模糊控制及其PLC实现

论文题目: 电加热器的模糊控制及其PLC实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 化工过程机械

作者: 张宇

导师: 李鸣

关键词: 电加热器,模糊控制

文献来源: 南昌大学

发表年度: 2005

论文摘要: 温度是流程工业中极为常见的热工参数,对其的控制也是过程控制的一个重点。由于加热机理、加热装置特殊结构等具体原因,使得过程对象经常具有大时滞、非线性、难以建立精确数学模型等特点,利用传统的PID控制策略对其进行控制,难以取得理想的控制效果。模糊控制是基于模糊集合理论发展起来的模糊数学的一个重要的应用分支,是模糊数学和自动控制理论相结合产生的新型控制策略。被控对象或过程存在非线性、时变性、多参数强烈耦合、随机干扰、过程机理错综复杂及现场测量条件不确定,不能建立被控对象或过程的精确数学模型时,模糊控制的专家规则式的控制方式为其提供了一种较为理想的控制策略。可编程序控制器(PLC)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作指令,并能通过数字式或模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。本文针对某公司生产的一套过程控制实验装置中的电加热器,研究、设计了一套二维模糊控制器实现加热器水温控制。并基于SIEMENS SIMATICS7-300 PLC对模糊控制策略进行了工程实现研究,利用S7-300 PLC编程软件STEP 7通过软件编程的方法实现电加热器的模糊控制,给出了关键部分的梯形图程序,并利用西门子组态软件WinCC给出了完整的系统运行、监控界面。通过实验结果具体分析、比较了模糊控制效果和传统PID控制效果,结果表明,模糊控制策略在不依赖过程对象精确数学模型的基础上较好地解决了电加热器的大时滞、非线性问题,且在模糊查询表容量不大时,这种程序设计方法较为简洁、响应较快、控制性能较好。可以应用于类似的工控场合,是一种较为理想的温控方案。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章内容提要

第二章过程控制实验系统简介

2.1 实验装置简述

2.2 温度控制实验设计

2.3 SIMATIC S7-300 PLC简介

第三章模糊控制理论概述

3.1 引言

3.2 模糊控制系统组成及工作原理

3.3 模糊控制器的结构与设计

3.4 模糊控制新理论和改进型模糊控制器简介

第四章电加热器模糊控制策略研究

4.1 模糊控制器的结构设计

4.2 模糊化算法的研究

4.3 模糊控制规则表的建立

4.4 模糊推理算法的研究

4.5 解模糊及模糊控制器查询表的建立

第五章模糊控制策略的PLC实现

5.1 PLC控制系统的整体设计

5.2 温度模糊控制实现的STEP7 LAD程序的设计与研究

5.3 温控系统WinCC组态程序及监控界面

5.4 实验运行效果小结

第六章结论和展望

6.1 研究工作总结

6.2 PLC实现模糊控制的工程应用展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间完成/投寄的论文

发布时间: 2006-02-28

参考文献

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电加热器的模糊控制及其PLC实现

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