【正文】 感謝含辛茹苦培養(yǎng)我的父母，他們?cè)谖疫^去的時(shí)間里，給予我無微不至的關(guān)懷和照顧，給我提供物質(zhì)和精神上的支持，謝謝你們。當(dāng)然還因?yàn)閭€(gè)人能力有限，還有很多不足的地方目前還沒及時(shí)發(fā)現(xiàn)，敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)指正，力求將本設(shè)計(jì)做的更加完善。 圖 52 溫度實(shí)時(shí)曲線 曲線分析 PID 常規(guī)控制器和模糊 PID 控制器對(duì)相同輸入的響應(yīng)特性曲線來進(jìn)行二者之間的比較。 圖 51 溫度控制主界面 ○ 2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 在實(shí) 時(shí)曲線窗口如圖 51。 組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)由組態(tài)軟件和 S7200 PLC 構(gòu)成一個(gè)上下位機(jī)系統(tǒng)，在組態(tài)界面中實(shí)現(xiàn)如下功能： (1)系統(tǒng)啟動(dòng)、停止操作； (2)工藝流程顯示：通過組態(tài)軟件窗口可以形象顯示溫度控制系統(tǒng)的工藝流程； (3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能功能：運(yùn)行時(shí)溫度變化實(shí)時(shí)曲線顯示； 組態(tài)功能設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是通過 PPI 通信協(xié)議，上位機(jī)監(jiān)視工藝流程的各個(gè)環(huán)節(jié)的情況，并根據(jù)要求隨時(shí)提供控制信號(hào)。 組態(tài)王 具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。查表程序設(shè)計(jì)利用變址寄存器 , 通過采取 “基 20 址 + 偏移地址”尋址的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)。 18 圖 41 PLC 程序設(shè)計(jì)流程圖 輸入量等級(jí)量 化的梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù) e 和 ec 論域所分的等級(jí) ,將實(shí)際溫度變化范圍分為 7 檔 , 依據(jù)式下式將基本論域區(qū)間 [ ] 的精確量按四舍五入原則量化為論域區(qū)間 [a,b]的論域元素 (模糊量 ) ,n=3,e 為溫度變化值。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 17 定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱 電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用本論文才用的是 K型熱電阻 。本論文實(shí)物采用的是 西門子 的 S7200系列 PLC。 1968 年，美國(guó)的汽車制造公司通用汽車公司 (GM)提出了研制一種新型控制器的要求，并從用戶角度提出新一代控制器應(yīng)具備十大條件，立即引起了開發(fā)熱潮?？捎媚：Z(yǔ)句實(shí)現(xiàn)這條規(guī)則(If e=NB and ec=NB then Kp=PB)。 Kp、 Ti、 Td 論域等級(jí)為 Kp=Ti=Td=[3,2,1,0,1,2,3],模糊化子集為 KP=TI=TD［ NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB］。 根據(jù)以上對(duì) Kp, Ki, Kd 的作用和調(diào)整方法，得到 Kp, Ki, Kd 的模糊控制規(guī)則，通過模糊化處理。 (5)求出模糊控制表。 (1)確定模糊控制器的輸入、輸出變量，從而也就確定了模糊控制器的維數(shù)。模糊控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖31所示 : 圖 31 模糊控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 模糊控制器的設(shè)計(jì)方法 由于模糊控制器采用數(shù)字計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，它可以將系統(tǒng)的偏差從數(shù)字量化為模糊量，對(duì)模糊量按給定的規(guī)則進(jìn)行模糊推理，最后把模糊推理結(jié)構(gòu)的模糊輸出量轉(zhuǎn)化為實(shí)際系統(tǒng)能夠接受的精確數(shù)字量或模擬量。 (2） 規(guī)則法 基于規(guī)則的整定方法，可分成采用臨界比例度原則的方法、采用階躍響應(yīng)曲線的模式識(shí)別方法和基于模糊控制原理的方法等。此外，微分作用反映的是變化率，當(dāng)偏差沒有變化時(shí)，微分作用的輸出為零。 (3)微分作用對(duì)控制性能的影響 微分作用的引入，主要是為了改善控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。對(duì)動(dòng)態(tài)特性時(shí)變的過程，控制器的參數(shù)應(yīng)具有在線自校正的能力，以補(bǔ)償過程時(shí)變。本章在介紹 PID 參數(shù)整定概念的基礎(chǔ)上，介紹了 PID 參數(shù)整定的幾種方法。因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分 時(shí)間常數(shù) Ti， Ti 越小，積分作用就越強(qiáng)。比例調(diào)節(jié)作用是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。 PID 控制原理 常規(guī) PID 控制器系統(tǒng)原理框圖如圖 21 所示，系統(tǒng)主要由 PID 控制器和被控對(duì)象組成。 第五章 , 本章首先介紹組態(tài)軟件的概述和界面設(shè)計(jì)，以及對(duì)溫度曲線進(jìn)行了分析。它既保留了 PLC 控制系統(tǒng)控制可靠、靈活、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，又提高了控制系統(tǒng)的智能化程度，是現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一。除了上面所述的模糊控制的幾大方面外，模糊多變量控制 、模糊預(yù)測(cè)控制、模糊變結(jié)構(gòu)控制、模糊模式識(shí)別等研究，也都屬于較為前沿的研究方向。 PID參數(shù)整定方法的發(fā)展現(xiàn)狀 根據(jù)研究方法， PID 參數(shù)整定方法 可分為基于頻域的 PID 參數(shù)整定方法和基于時(shí)域的PID 參數(shù)整定方法；按照被控對(duì)象的個(gè)數(shù)，可分為單變量 PID參數(shù)整定方法和多變最 PID參數(shù)整定方法；按照控制量的組合形式，可分為常規(guī) PID 參數(shù)整定方法與智能 PID 參數(shù)整定方法，前者包括現(xiàn)有大多數(shù)整定方法，后者 是最近幾年研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。 隨著可編程序控制器 (簡(jiǎn)稱 PLC)技術(shù)的不斷發(fā)展，它有著高可靠性、邏輯控制的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。論文將該模糊 PID控制器用于溫度控制系統(tǒng)，提出了 PLC的程序?qū)崿F(xiàn)方法，從而完成了模糊 PID控制的應(yīng)用。 23 組態(tài)王軟件概述 ............................................................................................................. 23 監(jiān)控系 統(tǒng)功能設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 23 組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)要求 15 可編程控制器的基本組成 9 模糊控制 ........................................................................................................................... 9 模糊控制系統(tǒng)的組成 學(xué)生簽名： 年 月 日 福建工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )指導(dǎo)教師承諾保證書 本人鄭重承諾：我已按有關(guān)規(guī)定對(duì)本篇畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )的選題與內(nèi)容進(jìn)行了指導(dǎo)和審核，該同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中未發(fā)現(xiàn)弄虛作假、抄襲的現(xiàn)象，本人愿承擔(dān)指導(dǎo)教師的相關(guān)責(zé)任。4 PID 控制原理 ................................................................................................................... 4 PID 三個(gè)參數(shù)的調(diào)節(jié)作用 .............................................................................................. 5 PID 參數(shù)整定算法的溫度控制系統(tǒng)研究 ...................................................................... 6 PID 參數(shù)整定的概念 16 實(shí)驗(yàn)配置和軟件環(huán)境 溫度控制的精度對(duì)產(chǎn)品或?qū)嶒?yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生重大的影響。 關(guān)鍵詞 ：溫度控制 ,PLC,模糊控制 ,PID參數(shù)整定 ,組態(tài)王 II Study of selftuning PID controller in Temperature Control System Based on PLC ABSTRACT Temperature is the most universal and important industrial parameter in all kinds of technical produce and scientific experiment. The manipulative precision of temperature will take a great effect on production or experimental result. The mode of temperature control is various. The programmable logic controller (PLC) is Reliable not easily to be jamming and easily to be learned and used , weled by workers and widely used in industry. The thesis analyzes the control strategy currently used, in order to find out the Shortages about traditional PID control. Considering the bad Performance of the Sintering Process brought by fixed PID Parameters, a fuzzy control method is developed to enhance PID control， in which fuzzy inference is used to modify PID control Parameters . Based on the requirements of sintering fumace and control performance， some key issues， such as framework of fuzzy PID control， based on this PLC implementation with control system of the function of selftuning PID temperature, the methods of adjustment of the fuzzy rules and the parameters, are presented in the thesis to provide the plete temperature control of sintering furnace. The programs of PLC are developed to realize the industrial implements. We have designed Human Machine Interface（ HMI） with the Kingview configuration soft which is developed by domestic pany . The Kingview can monitor and control the PLC on line. We also have designed several menu, including the historical curve screen and monitoring screen. Users can easily query the operation of PLC, data acquisition and online control. Finally the procedures of the temperature control system based on the selftuning PID c