基于PLC的模糊-PI空调室温控制
摘要
随着现代科学技术高速发展，生物制药发展迅猛，为了适应市场需求，要求计划具有实时性和灵活性，同时又不能影响生产线的运行效率；PLC以其可靠性高、编程方便、配置灵活，在现代工业控制中得到十分广泛的应用，而空调控制对象复杂、干扰多，为了保证药品质量，采用能满足较高精度的温湿度要求、具有良好适应性的控制系统具有重要意义。
在温度控制过程中，本文引入模糊控制机理，根据系统的动态特性和行为，采用了对PI控制器的参数在线调整的方法。论文首先分析了恒温室的特性，并建立了整个恒温室控制系统模型；然后在此模型的基础之上，根据工程的实际情况，通过一定的简化建立了实际工程的模型；最后在实际模型的基础之上应用了模糊-PI算法，用PLC语言开发了模糊-PI控制器，应用到实际工程上。MATLAB模拟仿真和实测数据表明了该实际控制模型的正确性，应用结果表明在参数变化的情况下，模糊-PI控制在解决系统减少超调、缩短调节时间和良好适应性问题优于常规PI控制，在实际控制中达到良好的控制效果。
As the modern technology progresses at great speed, the pharmacy of biology develops rapidly accordingly. In order to meet the demands of the market, people have to make the plans in real time, flexible, and at the same time, having no affection on the productivity. PLC (Programmable Logic Controller) is applied widely in the field of control industry owing to its high dependability, free programming and flexible configuration. Because of the complexity and much disturbance of air conditioners system, in order to assure medicine quality, it is significant to adopt the control system, which can meet the requirement of temperature, humidity, and good adaptability.
This thesis introduces the theory of fuzzy control in the course of temperature controlling; and adopts the means of modulating the parameters of Proportional-Integral-Controller according to dynamic features of the system. At first, the author thoroughly analyzes the characteristics of constant temperature room and builds the math model of the temperature control system. Then, based on these, the author establishes the math model of practical project by some simplification on the basis of actual situations, hi the end, by making use of the arithmetic of Fuzzy- Proportional-Integral, the author cultivates the Fuzzy-Proportional-Integral-Controller on PLC, and adopts it to practice. The simulation of MATLAB proves the correctness of model. The results of the application show the superiority of adopting Fuzzy- PI- Controller over conventional Pi-Controller in the aspects of reducing excess adjustment, abbreviating adjusting time and having good adaptability.
在温度控制过程中，本文引入模糊控制机理，根据系统的动态特性和行为，采用了对PI控制器的参数在线调整的方法。论文首先分析了恒温室的特性，并建立了整个恒温室控制系统模型；然后在此模型的基础之上，根据工程的实际情况，通过一定的简化建立了实际工程的模型；最后在实际模型的基础之上应用了模糊-PI算法，用PLC语言开发了模糊-PI控制器，应用到实际工程上。MATLAB模拟仿真和实测数据表明了该实际控制模型的正确性，应用结果表明在参数变化的情况下，模糊-PI控制在解决系统减少超调、缩短调节时间和良好适应性问题优于常规PI控制，在实际控制中达到良好的控制效果。
As the modern technology progresses at great speed, the pharmacy of biology develops rapidly accordingly. In order to meet the demands of the market, people have to make the plans in real time, flexible, and at the same time, having no affection on the productivity. PLC (Programmable Logic Controller) is applied widely in the field of control industry owing to its high dependability, free programming and flexible configuration. Because of the complexity and much disturbance of air conditioners system, in order to assure medicine quality, it is significant to adopt the control system, which can meet the requirement of temperature, humidity, and good adaptability.
This thesis introduces the theory of fuzzy control in the course of temperature controlling; and adopts the means of modulating the parameters of Proportional-Integral-Controller according to dynamic features of the system. At first, the author thoroughly analyzes the characteristics of constant temperature room and builds the math model of the temperature control system. Then, based on these, the author establishes the math model of practical project by some simplification on the basis of actual situations, hi the end, by making use of the arithmetic of Fuzzy- Proportional-Integral, the author cultivates the Fuzzy-Proportional-Integral-Controller on PLC, and adopts it to practice. The simulation of MATLAB proves the correctness of model. The results of the application show the superiority of adopting Fuzzy- PI- Controller over conventional Pi-Controller in the aspects of reducing excess adjustment, abbreviating adjusting time and having good adaptability.
引文
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[2] 涂光备等 编著．制药工业的洁净与空调．北京：中国建筑工业出版社，1999．
[3] 耿文学 主编．可编程控制器应用技术手册．北京：科学技术文献出版社，1996．
[4] 廖常初 主编．可编程序控制器应用技术(第四版)．重庆：重庆大学出版社，2002．
[5] 钟肇新 彭侃 编译．可编程控制器原理与应用．广州：华南理工大学出版社，1991．
[6] 杨献永 主编．热工过程自动控制．北京：清华大学出版社，2000．
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[8] 宋安中 曹捷 张国 曹国琦 编．用模糊PID算法实现热风回流焊机计算机控制 电子工艺技术 第21卷第3期，2000．
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[10] Yasunobu S. and Mianiot S. Automatic train operation by predications fuzzy control, in sugeno(Hrsy.) industrial AutomatiC train operation of fuzzy control(1985).1-18.
[11] 张子慧 黄翔 张景春 编著．空调自动控制．北京：科学技术文献出版社，1999．
[12] 施俊良 著．室温自动调节原理和应用．北京：中国建筑工业出版社，1983．
[13] 张祯 周治湖 编著．空调自控设计基础及图例集．北京：中国建筑工业出版社，1993．
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[15] 陈春雨 李景学 编著．可编程序控制器应用软件设计方法与技巧．北京：电子工业出版社，1992．
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[17] 刘曙光 魏俊民 竺志超 编著．模糊控制技术．北京：中国纺织工业出版社，2001．
[18] 韩启纲 吴锡祺 主编．计算机模糊控制技术与仪表装置．北京：中国计量出版社，1999．
[19] 章卫国 杨向忠 著．模糊控制理论与应用．西安：西北工业大学出版社，2000．
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[21] 李竞 胡保生．模糊PIP增益调节器的算法、结构及硬件实现 第20卷第5期，1998．
[22] 闻良生．模糊PID控制器及其在电力系统中的应用．郑州轻工业学院学报 第13卷第2期，1998．
[23] 邵惠鹤 编著．工业过程高级控制．上海：上海交通大学出版社，1997
[24] 钟肇新 王灏 编．可编程控制器入门教程(SIMATIC S7-200)．广州：华南理工大学出版社，1991．
[25] SIMATIC S7 Programming 1&2／ST-7PROG1&2：北京西门子技术管理培训有限公司．
[26] 长能 林小峰 编．可编程序控制器(PC)例题习题及实验指导．重庆：重庆大学出版社，1994．
[27] 徐昕 李涛 伯小晨 编．MATLAB工具箱应用指南—控制工程篇．北京：电子工业出版社，2000．
[28] 魏克新，王云亮，陈志敏编．MATLAB语言与自动控制系统设计．北京：机械工业出版社，1997．
[29] 刘耀浩 主编．热能与空调的微机测控技术．天津：天津大学出版社，1996．
[30] [法]Mohand Mokhtari Michel Marie 著．MATLAB与SIMULINK工程应用．北京：电子工业出版社，2002．
[31] 许钟麟 沈晋明 编著．空气洁净技术应用．北京：中国建筑工业出版社，1989．
[32] 郭仲娥．药厂空调自控节能技术应用 石油化工自动化，1998．
[33] 电子工业部第十设计院 主编．空气调节设计手册．北京：中国建筑工业出版社，1995．
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