s7-300_plc中程序控溫算法設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-08-06 05:45本頁面
【正文】 到精度要求，嘗試加入積分作用來消除誤差減小偏差。 PI控制規(guī)律現(xiàn)象分析圖28 比例積分控制趨勢圖圖28中 P=40 I=90s,加入積分作用的同時(shí)減弱了比例作用。升溫段滯后1分33秒，℃?！妫{(diào)較嚴(yán)重，振蕩幅值較大?！?，加熱慣性影響下存在降溫滯后。嘗試減弱積分作用。圖29 比例積分控制趨勢圖圖29中 P=40 I=120s,比例不變，減弱積分作用?！妗！?，超調(diào)很小，基本無振蕩現(xiàn)象，本段已達(dá)到控制要求精度?！妫訜釕T性影響下存在降溫滯后。由以上兩圖可知，隨著積分作用的減弱，超調(diào)減小很多，但由于加熱慣性和降溫慣性（調(diào)節(jié)閥滯后）的存在，當(dāng)前值曲線在設(shè)定值上下穿越現(xiàn)象嚴(yán)重，升溫段和降溫段偏差較大，曲線跟隨性能較差，不能達(dá)到精度要求，設(shè)想主要原因是滯后的累加，如圖30所示。接下來嘗試采用PD控制規(guī)律。圖30 加熱慣性和冷卻慣性滯后示意圖 PD控制規(guī)律現(xiàn)象分析圖31 比例微分控制趨勢圖圖31中 P=50 D=9s,切除積分作用。℃。℃，超調(diào)很小，輕微振蕩。℃?？刂破鞲臑镻D控制規(guī)律，控制品質(zhì)明顯改善，為了弱化跟隨振蕩，嘗試進(jìn)行死區(qū)處理。圖32 比例積分控制示意圖圖32中 P=50 D=12s,死區(qū)寬度DEAD_W=。℃，當(dāng)前值曲線整體偏下設(shè)定值曲線?！?，超調(diào)很小，基本無振蕩。℃。加入死區(qū)后振蕩現(xiàn)象明顯改善，但無法有效的消除誤差，降溫偏差超出了控制精度范圍。為了消除余差嘗試加入微弱的積分作用。以上兩圖可見PD控制規(guī)律的應(yīng)用明顯改善了控制品質(zhì)，這似乎有悖于經(jīng)驗(yàn)中的隨動(dòng)控制忌諱使用微分分量，容易引入高頻干擾，從而使控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而使控制品質(zhì)下降?？紤]我們的隨動(dòng)是一個(gè)線性的隨動(dòng)，即按一定的規(guī)律變化的，并非等同于串級(jí)控制中的內(nèi)環(huán)的給定值，所以對系統(tǒng)的干擾作用很弱。而且升降溫階段，主要是加熱滯后和閥門滯后作用造成了當(dāng)前值得穿越，所以從微分超前控制的作用考慮，微分分量的加入有利于控制品質(zhì)的改善。 PID控制規(guī)律現(xiàn)象分析圖33 PID控制示意圖 圖33中 P=40，I=900s，D=9s，DEAD_W=，加入積分作用，適當(dāng)?shù)臏p小比例和微分的作用。升溫段曲線整體偏下，℃?！?。降溫段出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。圖34 PID控制示意圖圖34中 P=30，I=600s，D=11s，DEAD_W=，增加微分作用，適當(dāng)?shù)臏p小比例作用。升溫段曲線整體偏下，℃。℃?！妗D35 PID控制示意圖圖35中 P=60，I=600s，D=11s，DEAD_W=，增加比例作用?！妗！妗！??；具_(dá)到要求的控制精度。采用PID控制規(guī)律，加入微弱的積分作用，有效的消除了余差，通過微分的配合，以及死區(qū)的加入有效地解決超調(diào)問題，同時(shí)有效的解決了滯后問題，是控制品質(zhì)達(dá)到預(yù)期控制精度。本設(shè)計(jì)中設(shè)定值SP是一個(gè)按斜率有規(guī)律地不斷變化（線性變化）的值，微分作用能反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此，本設(shè)計(jì)中微分作用在輸出量中占得分量較大，在改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能方面效果明顯。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此不應(yīng)加入過強(qiáng)的微分作用。與串級(jí)方式的副環(huán)對比知，串級(jí)副環(huán)的輸入值為一個(gè)非線性值，容易引入高頻噪聲，不易加微分作用。積分作用在階躍測試中由于開始偏差值較大，后期偏差值較小，根據(jù)梯形面積累加原理知，正負(fù)累積后差值較大，即積分分量在輸出值中所占分量較大，控制作用較明顯如圖36。本設(shè)計(jì)中由于當(dāng)前值有良好的跟隨性，積分的正負(fù)累積量很小，即積分分量在輸出值中所占分量較小，控制作用不明顯，如圖37，適當(dāng)?shù)募尤敕e分作用有利于減少余差，不過積分作用不宜過強(qiáng)。圖36 設(shè)定值階躍輸入積分累積量 圖37線性輸入積分累積量結(jié)束語為期13周的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在設(shè)計(jì)當(dāng)中系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí)了自動(dòng)化方面的知識(shí)?？傮w實(shí)現(xiàn)了斜率升降溫系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)目的，達(dá)到了要求的精度范圍，從控制結(jié)果來看，經(jīng)調(diào)試比較所得的最終控制規(guī)律以及參數(shù)跟本領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和規(guī)律基本一致，不同之處在于設(shè)定值變化的場合對微分分量的選擇上，本次課程設(shè)計(jì)的對象的特性以及設(shè)定值發(fā)生器算法決定了，微分分量在本系統(tǒng)中占有重要的分量。為了保險(xiǎn)起見，程序中加入了控制帶即偏差6攝氏度全功率加熱，偏差6攝氏度全功率降溫。程序中可以設(shè)置積分處理來實(shí)現(xiàn)一定偏差內(nèi)，加入適當(dāng)?shù)姆e分作用，否則采用PD控制規(guī)律。由于時(shí)間問題未曾嘗試微分先行思路。參考文獻(xiàn) [1] 崔堅(jiān). 西門子S7可編程序控制器[M]. 北京：[2] [M] .蘇州：蘇州大學(xué)出版社，[3] 廖常初. S7300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：[4] 西門子（中國）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán). 深入淺出西門子WinCC V6[M].北京：[5] WINCC V6[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2004 年5月[6] 西門子（中國） SIMATIC PID控制手冊[M].：3335[7] [M].重慶：重慶大學(xué)出版社. 2009 年5月 [8] 于海生，[M].北京：[9] 王樹青. 過程控制工程[M].北京：[10]. Temperature Prediction and control During .proceedings of the Ironmaking conference[C].(o)[11] Barretosandoval. Temperature pensation and control in the continuous casting Tundish:plysical and Mathematical of the Ironmaking conference[C].(o)附錄致謝
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