【正文】 解決的辦法是可以采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊自適應(yīng) PID 控制 方法等改進(jìn)后的 PID 控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)從實(shí)驗(yàn)的效果看，已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)和要求， 而且還有一定的改進(jìn)。31 4結(jié)論 從以上實(shí)驗(yàn)可得有水循環(huán)將提高系統(tǒng)的控制性能，升溫時(shí)可以保證系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，在降溫時(shí)雖然也要一定時(shí)間，但比起自然冷卻，其可以明顯得縮短降溫時(shí)間。所得曲線如圖 所示。其中曲線 ① 即為水溫測(cè)量值曲線 。因?yàn)閺拈_(kāi)環(huán)對(duì)象特性中看出，對(duì)象具有一定的積分特性，所以當(dāng)使控制器的 TI=500000ms 時(shí)，反而使積分作用更強(qiáng)，因此出現(xiàn)了振蕩現(xiàn)象。曲線 ③ 為控制器的輸出值曲線。 溫度初值為 ℃ ，設(shè)定值設(shè)為 40℃ ， KP=， TI=20xx0ms。若KP 太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。KP=500 時(shí)，控制器輸出再次加大，此時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差僅為=℃ ，但再怎么加大，穩(wěn)態(tài)誤差仍舊存在，不可能完全消除，且振幅已達(dá)到 =℃ 。曲線 ③ 為控制器的輸出值曲線。 溫度初值為 ℃ ，設(shè)定值設(shè)為 60℃ 。 比例積分微分 (PID)調(diào)節(jié)器 PID 是常規(guī)調(diào)節(jié)器中性能最好的一種調(diào)節(jié)器。其傳遞函數(shù)為： GC(s)=KP(1+s1IT)＝ ?1 (1+s1IT) 式中 TI 為積分時(shí)間。由于比例調(diào)節(jié)只有一個(gè)參數(shù)，所以整定很方便。如果取其中的一項(xiàng)或兩項(xiàng)，可以組成 P、 PI、或 PD 調(diào)節(jié)器。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展， PID 控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn) PID 控制器的參數(shù)自整定，使PID 控制器具有經(jīng)久不衰的生命力。對(duì)于許多工業(yè)控制對(duì)象，根本就無(wú)法建立較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，因此自動(dòng)控制理論中的設(shè)計(jì)方法很難用于大多數(shù)控制系統(tǒng)。圖 為無(wú)水循環(huán)時(shí)的降溫過(guò)程曲線。實(shí)驗(yàn)所得曲線所示的曲線 ① ?！?以內(nèi)，有波動(dòng)是因?yàn)?KP 取值太大的緣故，使得調(diào)節(jié)器動(dòng)作太靈敏 。 、動(dòng)態(tài)性能 通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)所得曲線來(lái)說(shuō)明水循環(huán)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，且 P、 I、 D 各參數(shù)的整定值都為如圖所示。 20 設(shè) u(k)為第 k 次采樣時(shí)刻控制器的輸出值 (采樣周期為 T),用一階向后差分代替微分，用矩形法數(shù)值積分代替連續(xù)積分，將上式進(jìn)行離散化處理 ,可得離散的PID 計(jì)算公式 : )]1()([)()()]1()([)()()(00??????????????kekeKjeKkeKkekeTTjeTTkeKkukjdipkjdip 上 式為位置式 PID 控制算法 , 其當(dāng)前采樣時(shí)刻的輸出與過(guò)去的狀態(tài)有關(guān) , 計(jì)算時(shí)要對(duì) e(k)進(jìn)行累加 , 運(yùn)算量大 , 因此實(shí)際應(yīng)用中一般采用增量 PID控制算法。 PID 控制本質(zhì)上是一個(gè)二階線性控制器 , 通過(guò)調(diào)整比例 ( P)、積分 ( I)和微分( D)三個(gè)參數(shù) , 使得大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)獲得良好的閉環(huán)控制性能。 微分（ D）控制 在微分控制下，控制器的輸出的微分增加了，輸入誤差信號(hào)的微分同時(shí)也會(huì)增加。積分項(xiàng)會(huì)隨著時(shí)間的增加而增大。但這樣會(huì)引起振蕩，特別是在遲滯環(huán)節(jié)比較大的時(shí)候，比例系數(shù) Kp 減小，振蕩發(fā)生的可能性就會(huì)減小，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)速度變慢。 比例（ P）控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。這類(lèi)方法比較復(fù)雜，工作量大，而且用于分析法或?qū)嶒?yàn)測(cè)定法19 求得的對(duì)象數(shù)學(xué)模型只能近似的反映過(guò)程的動(dòng)態(tài)特征，整定的結(jié)果精度不是很高，因此未在工程上受到廣泛的應(yīng)用。確定采樣周期時(shí)，應(yīng)保證被控量迅速變化時(shí)，能用足夠多的采樣點(diǎn)，以保證不會(huì)因采樣點(diǎn)過(guò)稀而丟失被采集的模擬量中的重要信息。 主調(diào)節(jié)器作用方式的確定： 爐膛水溫度升高，出口水溫度也升高，主被控過(guò)程 K01 0。主控制采用 PI 控制，副控制器采用 P 控制。只有Ｔ d 合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間 、副回路控制規(guī)律的選擇 采用串級(jí)控制，所以有主副調(diào)節(jié)器之分。如果Ｋ c 的符號(hào)選擇不當(dāng)對(duì)象狀態(tài) (pv 值 )就會(huì)離控制目標(biāo)的狀態(tài) (sv 值 )越來(lái)越遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)這樣的情況Ｋ c 的符號(hào)就一定要取反。Ｋ c 偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。兩路模擬信號(hào)經(jīng)過(guò) EM235 轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)送入 PLC， PLC 再通過(guò) PID 模塊進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)控制。 本實(shí)驗(yàn)以鍋爐內(nèi)膽作為被控對(duì)象，內(nèi)膽的水溫為系統(tǒng)的被控制量。 8）開(kāi)始往鍋爐夾套打冷水，重復(fù)步驟 3～ 7，觀察實(shí)驗(yàn)的過(guò)程曲線與前面不加冷水的過(guò)程有何不同。 5）按本章第一節(jié)中的經(jīng)驗(yàn)法或動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇 PID控制規(guī)律，并按整定后的 PID 參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。 1）接通控制系統(tǒng)電源，打開(kāi)用作上位監(jiān)控的 PC 機(jī)，進(jìn)入后的控制系統(tǒng)主界面。 1．按上述要求連接完實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，打開(kāi)圖 1 對(duì)象相應(yīng)的水路（打開(kāi)閥 F1 F1F1 F113，其余閥門(mén)關(guān)閉）； 2．用電纜線將對(duì)象和 DCS 控制臺(tái)連接起來(lái)； 3．用電動(dòng)閥支路給鍋爐內(nèi)膽和夾套均打滿水，待實(shí)驗(yàn)投入運(yùn)行之后，用電動(dòng)閥支路以 固定的小流量給鍋爐內(nèi)膽打循環(huán)水冷卻； 4．合上 DCS 控制屏電源，啟動(dòng)服務(wù)器和主控單元； 5．在工程師站的組態(tài)中選擇該工程進(jìn)行編譯下裝； 6．啟動(dòng)操作員站，選擇運(yùn)行界面中的實(shí)驗(yàn)； 7．啟動(dòng)對(duì)象總電源，并合上相關(guān)電源開(kāi)關(guān)（三相電源、單相 III），開(kāi)始實(shí)驗(yàn)（如果是控制柜，打開(kāi)三相電源總開(kāi)關(guān)、三相電源、單相開(kāi)關(guān)，并同時(shí)打開(kāi)三相調(diào)壓模塊和三相磁力泵電源開(kāi)關(guān)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電源開(kāi)關(guān)控制站電源開(kāi)關(guān)）； 15 8．手動(dòng)操作調(diào)節(jié)器的輸出，并根據(jù)對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線求得對(duì)象的 K、 T 和 τ值，確定 PI 調(diào)節(jié)器的參數(shù) σ 和 TI，并整定之。設(shè)置文字特性：在 “在線修改數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)值 ”標(biāo)簽中選擇 “有在線修改特性 ”，點(diǎn)名為 AO0，項(xiàng)名為 AV，域號(hào)為 0，其他選擇默認(rèn)。設(shè)置交互特性：在 “推出窗口 ”標(biāo)簽中選擇 “有推出窗口特性 ”，窗口類(lèi)型為 “PID 窗口 ”，PID 點(diǎn)名為 “PID04”，域號(hào)為 0，其他選擇默認(rèn)。設(shè)置文字特性：在 “文字 ”標(biāo)簽中選擇 “有文字特性 ”，點(diǎn)名為 AO0，項(xiàng)名為 AV，域號(hào)為 0，其他選擇默認(rèn)。 13 2系統(tǒng)調(diào)試 1．繪制靜態(tài)圖形 在工程 “GLND”中，新建一個(gè)圖形文件，利用繪圖工具繪制如圖 6 所示的鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制系統(tǒng)的靜態(tài)圖形。 （ 5）運(yùn)行 WINCC 目錄下的已建立組態(tài)界面。如圖 所示。 當(dāng)鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊 “實(shí)時(shí)曲線 ”按鈕時(shí)，實(shí)時(shí)曲線會(huì)出現(xiàn)，當(dāng)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊 “實(shí)時(shí)曲線 ”按鈕時(shí)， 曲線會(huì)隱藏。 在曲線一欄中選擇 pv1，命名為 “電動(dòng)閥支路流量測(cè)量值 ”，顏色選擇為綠色。點(diǎn)擊確定。 這條語(yǔ)句的意思是 當(dāng)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵時(shí)， “ssqx”置為 1。變頻器 PID“Main_on”設(shè)置為 0，控制循環(huán)不會(huì)中斷。 //ReturnType: BOOL SetTagBit(pvper_on_2,1)。 4設(shè)置開(kāi)啟按鈕 在對(duì)象選項(xiàng)板中選擇窗口對(duì)象，選擇按鈕，然后命名為 “開(kāi)啟 ”，點(diǎn)擊事件中的鼠標(biāo)屬性，在右面 的單擊左鍵，設(shè)置 C 動(dòng)作。 pv1 的變量地址為 。 //ReturnType: BOOL 同樣在鼠標(biāo)右擊，設(shè)置 C 動(dòng)作。 man_on 地址為 。 并根據(jù)系統(tǒng)要求組態(tài)歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線。如下圖所示： 圖 新建變量 圖 按上面步驟建立所有外部變量，如圖 及表 6 圖 外部變量 表 外部變量 名稱(chēng) 數(shù)據(jù)類(lèi)型 參數(shù)地址 程序中名稱(chēng) manon 二進(jìn)制變量 DB42, MAN_ON pselect 二進(jìn)制變量 DB42, P_SEL iselect 二進(jìn)制變量 DB42, I_SEL dselect 二進(jìn)制變量 DB42, D_SEL sp1 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD6 SP_INT fushe 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB41, DD16 MAN p 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD20 GAIN i 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD24 TI d 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD28 TD op 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD72 LMN pv1 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB41, DD92 PV pv2 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD92 PV pvper_on_1 二進(jìn)制變量 PVPER_ON pvper_on_2 二進(jìn)制變量 PVPER_ON 建立內(nèi)部變量 在 WINCC 中，打開(kāi)變量管理，點(diǎn)擊內(nèi)部變量，建立新變量 ssqx、 lsqx、 kaiqi。它位于 WinCC項(xiàng)目管理器的瀏覽窗口中。WinCC 使用變量管理器來(lái)組態(tài)變量。突出的優(yōu)點(diǎn)：通用的應(yīng)用程序；適合所有工業(yè)領(lǐng)域的解決方案；多語(yǔ)言支持，全球通用；可以集成到所有自動(dòng)化解決方案內(nèi)；內(nèi)置所有操作和管理功能；可簡(jiǎn)單、有效地進(jìn)行組態(tài)；可基于 Web 持續(xù)延展；采用開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，集成簡(jiǎn)便集成的 Histor