基于PLC的軋鋼機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、文章編號(hào):1004289X (200701-0027-02基于PL C 的軋鋼機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)羅偉,肖曉明(中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,湖南長沙410083摘要:介紹了一種基于PL C 的軋鋼機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。通過采集到的電機(jī)轉(zhuǎn)速與設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速相比較后,以速度偏差及其變化量作為輸入,通過模糊控制算法,使軋鋼機(jī)系統(tǒng)按照設(shè)定的最佳轉(zhuǎn)速而運(yùn)行,提高了控制精度和工作效率。關(guān)鍵詞:模糊控制;模糊控制器;PL C中圖分類號(hào):TM 571文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:BD esign fo r M ill Fuzzy Con tro l System B ased on PL CL UO W ei X IA O

2、 X iao -m ing(Info rm ati on Science and Engineering Co llege ,Zhongnan U n iversity ,Changsha 410083,Ch ina A b stract :T he pap er p resen ts a design m ethod of m ill fuzzy con tro l system based on PL C .A fter the m o to rspeed to be co llected is com pared w ith set the m o to r speed ,take ve

3、locity deviati on and its variab le quan tity as inpu t ,by fuzzy con tro l algo rithm ,m ake the m ill system operate acco rding to the set op ti m um speed .T hu s raise con tro l accu ry and w o rk effect .Key w o rds :fuzzy con tro l ;fuzzy con tro ller ;PL C 1引言 隨著經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和大系統(tǒng)與智能規(guī)則理論的發(fā)展,目前

4、,模糊控制理論及模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展很快,顯示出了模糊控制在控制領(lǐng)域的廣闊前景,特別是在小規(guī)模非線性系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,如圖1所示。 圖1模糊控制的應(yīng)用領(lǐng)域2模糊控制算法的設(shè)計(jì)模糊控制算法的設(shè)計(jì)主要包括:選擇輸入和輸出變量的論域范圍及模糊變量子集類型、確定各模糊變量的隸屬函數(shù)類型、精確輸入和輸出變量的模糊化、制定模糊控制規(guī)則、確定模糊推理算法、模糊輸出變量的去模糊化、按所需格式保存計(jì)算結(jié)果并生成查詢表。圖2二維模糊控制器的結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)用中,廣泛利用的二維模糊控制器(其結(jié)構(gòu)如圖2所示多選用受控變量和輸入給定的偏差E 和偏差變化率E c 作為輸入變量,能嚴(yán)格的反映受控過程中輸入變量的動(dòng)態(tài)特性,此

5、時(shí),模糊控制器的控制量為系統(tǒng)誤差和誤差變化的非線性函數(shù)。因此,也可把這種模糊控制器看作一種非線性的PD 控制器。由于同時(shí)考慮到誤差和誤差變化率的影響,所以,在性能上二維模糊控制器要優(yōu)于一維模糊控制器。同時(shí),二維模糊控制器又比三維模糊控制器計(jì)算簡單,模糊規(guī)則容易理解,對(duì)于多變量模糊控制器可利用模糊控制器結(jié)構(gòu)本身特點(diǎn),通過模糊關(guān)系方程分解,在控制器結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)解耦,即將一個(gè)多輸入多輸出(M I -M O 模糊控制器分解成若干個(gè)多輸入單輸出(M I-SO的模糊控制器,這樣即可采用單變量模糊控制器的設(shè)計(jì)方法。從模糊控制器的設(shè)計(jì)過程可以知道,對(duì)模糊控制器來說,要完成一次控制動(dòng)作,只要將觀測值輸入模糊控制器

6、,經(jīng)模糊化、模糊推理和解模糊之后得到一個(gè)確切值控制量并作用在被控對(duì)象上。而在很多情況下,為減少在線計(jì)算量往往通過離線計(jì)算,形成由觀測值和與之對(duì)應(yīng)的控制值為內(nèi)容的模糊控制表,該表以數(shù)據(jù)模塊形成存入計(jì)算機(jī)程序中,當(dāng)一組輸入給定時(shí),可由該表查出相應(yīng)的輸出值。該方法將復(fù)雜的模糊計(jì)算融進(jìn)查詢表中。在實(shí)際應(yīng)用中節(jié)省了計(jì)算時(shí)間并使控制變得簡單明了。3軋鋼機(jī)模糊控制器的PL C實(shí)現(xiàn)可編程控制器(PL C作為自動(dòng)化系統(tǒng)中重要的組成部分。其重要性日益提高,不斷追求多功能化,高性能化?？刂破饕筌堜摍C(jī)系統(tǒng)有4臺(tái)電機(jī),分別為供水電機(jī)、主軸電機(jī)、送料電機(jī)和供料電機(jī)。軋鋼機(jī)系統(tǒng)要求供水電機(jī)起動(dòng)后主軸電機(jī)才能起動(dòng),主軸電機(jī)

7、起動(dòng)20s后送料電機(jī)才能起動(dòng),只有當(dāng)主軸電機(jī)和送料電機(jī)都起動(dòng)后,供料電機(jī)才能起動(dòng)。停止時(shí),按供料電機(jī)、送料電機(jī)、主軸電機(jī)、供水電機(jī)的順序依次停止。則輸出有4臺(tái)電機(jī)和一個(gè)報(bào)警輸出共5個(gè)輸出點(diǎn),控制器設(shè)計(jì)4個(gè)電機(jī)的起動(dòng)按鈕、一個(gè)停車按鈕和4個(gè)環(huán)型控制器脈沖輸入端共9個(gè)輸入點(diǎn)。因此,可采用松下FP1-C40的PL C作控制核心,它有24個(gè)輸入點(diǎn),16個(gè)輸出點(diǎn),繼電器輸出,還具有如下特點(diǎn):(1高速處理:包括高速的指令處理和系統(tǒng)處理能力的提高等;(2高控制功能:除小型PL C常用指令和加、減、乘、除四則運(yùn)算外,還有中斷和子程序調(diào)用、高速計(jì)算、字符打印、步進(jìn)指令等特殊功能指令和高級(jí)指令系統(tǒng);(3擴(kuò)展性:包

8、括充實(shí)的聯(lián)網(wǎng)功能和大容量存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能;(4高可靠性。PL C的I O地址分配與具體接線原理圖如圖3所示,其中X為輸入繼電器,Y為輸出繼電器,電源連接可參考PL C應(yīng)用手冊(cè)。正常加工時(shí)供料電機(jī)、送料電機(jī)、主軸電機(jī)、供水電機(jī)中任一臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差,可通過X5、X6、X7 、X8端口檢測出供料電機(jī)、送料電機(jī)、主軸電機(jī)、供水電機(jī)的轉(zhuǎn)速。經(jīng)過比較得出當(dāng)前各電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否處于正常轉(zhuǎn)速,若不正常,通過檢測裝置檢測得出偏差的最大值,再通過查詢表得到新的確定量,從而確保電機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)至正常狀態(tài)。圖34結(jié)論實(shí)驗(yàn)證明,在軋鋼機(jī)系統(tǒng)的控制中,模糊控制在對(duì)象參數(shù)變化時(shí),具有較強(qiáng)的抗干擾能力,能夠?qū)ζ溥M(jìn)行較好的控制,

9、有較好的應(yīng)用價(jià)值,用PL C作控制器核心,使控制器編程更簡單靈活,操作方便,實(shí)用性強(qiáng)。參考文獻(xiàn)1常斗南.可編程序控制器原理、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)M.機(jī)械工業(yè)出版社,1998.2諸靜.模糊控制原理與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社,1998.收稿日期:2006-05-25作者簡介:羅偉(1979-,男,湖南株洲人,中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院(軟件學(xué)院工程碩士。研究方向:控制工程。肖曉明,中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院(軟件學(xué)院副教授,博士(上接第26頁4結(jié)論在CPS上利用CAN總線技術(shù),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程與實(shí)時(shí)傳輸;CAN采用兩線制差分電壓傳輸方式,且每幀信息采用CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施,具有很好的抗干擾能力;生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際使用證明:本系統(tǒng)CAN總線采用普通的雙絞線作為傳輸介質(zhì)取得了良好的通訊效果。參考文獻(xiàn)1胡景泰,智能化控制與保護(hù)開關(guān)電器(CPSJ.電氣時(shí)代.2004,N o.8,pp.64662www.schneider-.au,T eS