【正文】 所以還有待進(jìn)一步的改進(jìn)。但也有一些不足之處，那就是雖然在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行仿真效果很好，能更好的適應(yīng)瞬時流量的變化。對現(xiàn)場的配料設(shè)備采用PLC協(xié)調(diào)控制，控制程序可變，使用方便，功能強適用廣，編程簡單，容易掌握，維護方便，可靠性更高。在對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)充分設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計出模糊尸z。根據(jù)配料系統(tǒng)具體的工藝要求進(jìn)行深入分析，給出一套合理有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計。這樣系統(tǒng)受到大的干擾時也會有比較理想的調(diào)節(jié)效果?？偨Y(jié)皮帶秤配料系統(tǒng)目前還大都采用傳統(tǒng)PID進(jìn)行調(diào)節(jié)，本設(shè)計中將模糊控制理論應(yīng)用到PID控制中，采用模糊PID控制器和傳統(tǒng)PID相結(jié)合，當(dāng)偏差較大時采用模糊控制，當(dāng)偏差減小到較小范圍時采用傳統(tǒng)PID控制方式。通過計算機仿真實驗，可以快速驗證設(shè)計的準(zhǔn)確性，以便及時解決實踐中遇到的問題，使系統(tǒng)調(diào)試變?yōu)榉奖愫啙?。由此可見，在實踐中根據(jù)系統(tǒng)的具體情況及對超調(diào)量、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度的不同需求，來調(diào)整模糊PID控制器三個參數(shù)的取值范圍，從而得到不同的控制精度和控制效果。經(jīng)過仿真，從仿真出來的圖形可以充分說明在系統(tǒng)受到干擾時，系統(tǒng)輸出在起始時刻超調(diào)量有一定的增大，但是正是因為設(shè)計中應(yīng)用模糊PID技術(shù)，因為模糊控制器的特點就是可以根據(jù)e和ec對PID的3個參數(shù)(KP，KI，KD)進(jìn)行實時修正，在線就可以調(diào)整PID輸出。輸入信號為單位階躍信號，初始參數(shù)如圖所示，系統(tǒng)的e以及ec的取值范圍根據(jù)實際分別確定為[100t/h]和[20,20]。依據(jù)第三章介紹的模糊月刃控制器的設(shè)計方法，利用MATLAB中的模糊邏輯工具箱設(shè)計出相應(yīng)的模糊PID控制器模型。由此可見，4～20mA電流信號輸出控制的對象為配料皮帶秤，直流電機為執(zhí)行機構(gòu)。在本配料皮帶秤系統(tǒng)中，給料設(shè)備為電磁振動給料機，由直流電機拖動，直流電機由可控硅供電設(shè)備驅(qū)動。本設(shè)計中直接利用Simulink圖形化工具平臺的設(shè)計與仿真方法，對配料秤儀表中采用的模糊PID控制算法進(jìn)行了仿真?，F(xiàn)實工業(yè)中的生產(chǎn)系統(tǒng)，一般都比較復(fù)雜，在系統(tǒng)調(diào)試中，難以建立真實的現(xiàn)場工作環(huán)境，無法進(jìn)行系統(tǒng)分析和判斷，而仿真就是解決這一難題的有力手段。3)確定有關(guān)技術(shù)參數(shù)。建立正確、完整的系統(tǒng)模型包括1)深入了解系統(tǒng)，確定仿真目的，明確仿真環(huán)境。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)己擴展到工業(yè)生產(chǎn)、社會管理及生態(tài)環(huán)境等各個領(lǐng)域。仿真技術(shù)具有無破壞性、安全、可多次重復(fù)和經(jīng)濟等特點，是建立在科學(xué)理論基礎(chǔ)上的。因此本系統(tǒng)中沒有針對落差補償問題進(jìn)行討論設(shè)計?？梢院雎圆挥嬙撓侣鋾r間的影響。(2)在稱重系統(tǒng)的軟件的動力控制中，由于多數(shù)皮帶秤配料系統(tǒng)的給料機高度一致，因此每種物料從出料到皮帶秤的下落時間認(rèn)為是相同的。所以對于系統(tǒng)的啟動和停止時間進(jìn)行控制是很重要的，讓每個皮帶秤按要求的順序啟動和停止，進(jìn)而保證在剛啟動設(shè)備和配料剛結(jié)束時，物料的瞬時配比。所以，在剛啟動設(shè)備和配料剛結(jié)束時，物料的瞬時配比是不容易實現(xiàn)控制的。圖中，地址為03000，03007的接點為工控機控制的1給料機的啟動或停止的脈沖信號的接點，地址為 03100， 03107的接點為工控機控制的1皮帶機的啟動或停止脈沖信號接點，地址為03114，03107的接點為工控機控制的1皮帶的啟動或停止脈沖信號接點。KM1線圈接通動作的條件是KA15觸點接通或KA8觸點接通，即給料機正在運轉(zhuǎn)或PLC發(fā)出皮帶機運轉(zhuǎn)指令。SA11，SA12分別為現(xiàn)場操作盤中央/現(xiàn)場控制選擇開關(guān)；SB11,SB12分別為現(xiàn)場操作盤現(xiàn)場啟動/停止1皮帶機開關(guān)；S4，S11分別為動力控制柜啟動/停止1給料機開關(guān)；S18，S25分別為動力控制柜啟動/停止1皮帶機開關(guān)；KA1，KA8分別為1給料機和皮帶機的運行繼電器，M1和M8分別是在同一條物流線上的一套輸煤給料電機和皮帶驅(qū)動電機設(shè)備。4)故障保護當(dāng)某一個電機因故障停機時，按照該種物料輸送流向，停止故障電機之前的所有電機并報警。自動控制時，系統(tǒng)會按照生產(chǎn)配料的具體要求自動按一定順序啟動和停止，每一種配料可以進(jìn)行自動控制。時間參數(shù)可按生產(chǎn)工藝要求調(diào)整。主要聯(lián)鎖關(guān)系是在任何工作模式下，必須先啟動下位主皮帶，再開啟配料皮帶秤，才能啟動給料電機。后者能實現(xiàn)邏輯控制、電路保護、故障報警和運行狀態(tài)指示等功能。 電氣器件安裝在低壓電氣控制系統(tǒng)的動力控制柜內(nèi)，由一次動力回路和二次控制回路2大部分組成。另外，各種生產(chǎn)過程信號如主皮帶運行、現(xiàn)場操作盤中央/現(xiàn)場控制選擇、現(xiàn)場控制給料機和皮帶機的啟動/停止、中央控制給料機和皮帶機的啟停等信號。系統(tǒng)模塊點數(shù)共112點。該系統(tǒng)采用口幾了尺口刀公司 cQMIH型模塊式可編程控制器，配置CQMIH一CPU21一E型中央處理器模塊(內(nèi)置16點FO輸入)。減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量用PLC完成一項控制工程時，由于其硬、軟件齊全，用軟件編程取代了繼電器硬接線實現(xiàn)控制功能，使得控制柜的設(shè)計安裝及接線工作量大為減少，縮短了施工周期，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。體積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。另外，將開發(fā)通用的、功能更強的開發(fā)組態(tài)軟件，以進(jìn)一步改善開發(fā)環(huán)境，提高開發(fā)效率。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。因此，PLC除應(yīng)用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。通用性強，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。一般，平均故障間隔時間可達(dá)幾十萬～上千萬小時。PLC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。(4)加強對程序的檢查和校驗一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。(2)信息保護與恢復(fù)當(dāng)偶然發(fā)生故障時，不破壞PLC內(nèi)部的信息。(1)故障檢測軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、銼電池電壓過低及強干擾信號等。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。各I/O口之間亦彼此隔離。(3)電源調(diào)整與保護對CPU這個核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。(1)屏蔽—對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強的抗干擾能力。如果能限制偶然發(fā)生故障的條件，如果PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把受影響的情況縮小在最小范圍內(nèi)，使PLC在惡劣條件消失后自動恢復(fù)正常，這樣就能延長平均故障間隔時間。2)永久性的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。對于故障的產(chǎn)生有兩種情況：l)偶然發(fā)生的故障。本系統(tǒng)采用可編程控制器PLC來實現(xiàn)配料系統(tǒng)電氣部分的控制。在系統(tǒng)實際調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，采用FUZZYPID控制方式比單純采用PID控制，系統(tǒng)波動較小，更容易穩(wěn)定，系統(tǒng)調(diào)整時間也有明顯改善。模糊PID控制器的設(shè)計最終是為了得到偏差e、偏差變化率ec與PID3個調(diào)整參數(shù)Kp，KI，KD之間關(guān)系的模糊控制查詢表，因此算法實現(xiàn)的核心就是將這3個控制查詢表變成計算機可以接受的數(shù)學(xué)模型。①最大隸屬度法：Kpn=1②普通加權(quán)平均法：Kpn=[(30+(2)+(1)1+0]+1+=1可見兩種方法得出的結(jié)果相同。再模糊化為E*=(0000100)，EC*=(0000100)則相應(yīng)的輸出計算結(jié)果Kpn=[0 1 0 0 0]由式((3. 3)可以看出，當(dāng)e*=3, ec*=4時，經(jīng)過推理得到的Kpn是一個1x7的模糊向量，需要經(jīng)過去處理才能得到精確的控制量Kpn去控制被控對象。KP=(E*EC*)T1。(PB)KP ...R2=[(NB)e(NB)ec]T1。另外兩查詢表不再贅述了?？刂埔?guī)則的一般式為：if e*=Ei and Δe*=ΔEj then k*P=KP ()根據(jù)PID參數(shù)調(diào)整專家經(jīng)驗知識，通過總結(jié)實際配料系統(tǒng)運行過程中瞬時流量變化的特點，并根據(jù)對PID調(diào)節(jié)器各一調(diào)節(jié)規(guī)律的理論分析，可以總結(jié)出配料系統(tǒng)中模糊PID控制器的3個參數(shù)調(diào)整規(guī)則，： KP的模糊控制規(guī)則表ecKPc NBNMNSZOPSPMPBNBPBPBPMPMPSZOZONMPBPBPMPSPSZONSNSPMPMPMPSZONSNSZOPMPMPSZONSNMNMPSPSPSZONSNSNMNMPMZOZOZONMNMNMNBPBZOZONMNMNMNBNB表3. 4 KI的模糊控制規(guī)則表列出3個參數(shù)的模糊控制規(guī)則表后，根據(jù)模糊理論進(jìn)行算法合成，求得相應(yīng)的kP，kI，kD的模糊控制查詢表。 E，EC隸屬度表E/EC3210123PB000001PM00001PS00010O00100NS01000NM10000NB100000 KP，KI，KD隸屬度表KP/ KI/KD3210123PB00001PM00001PS00010O00100NS01000NM10000NB10000(3)根據(jù)工程技術(shù)人員的技術(shù)知識及現(xiàn)場實際經(jīng)驗設(shè)置模糊控制規(guī)則集控制規(guī)則是輸入變量與輸出變量之間的關(guān)系。在實際應(yīng)用中，為方便起見，采用三角形的較多。模糊變量的隸屬函數(shù)就和普通變量的特征函數(shù)一樣，但它的取值范圍并不是單純的0或1，而是在[0,1]之間連續(xù)變化。模糊值可用模糊詞集來表示，人們對數(shù)值的模糊表示一般可用大、中、小加以區(qū)別，再加上正負(fù)模糊詞集就可表示為：{負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}，用符號表示：負(fù)大 NB(NegativeBig)、負(fù)中 NM(NegativeMedium)、負(fù)小 NS(NegativeSmall)、零ZE(Zero)、正小 PS(PositiveSmall)、正中 PM(PositiveMedium)、正大 PB(PositiveBig)，即{NB，NM，NS，O，PS，PM，PB}。(2)確定輸入輸出變量的模糊子集及隸屬度表對于模糊控制輸入所要求的變化范圍稱為它們的模糊子集論域。和ec對3個參數(shù)的不同要求。模糊控制器的輸出是PID控制器3個調(diào)節(jié)參數(shù)kP，kI，kD，是通過PID調(diào)節(jié)器后，由變頻器來控制流量的，根據(jù)模糊控制器的實現(xiàn)方法可以得到偏差e，偏差變化率ec與 PID3個參數(shù)之間關(guān)系的模糊控制查詢表。本設(shè)計針對配料環(huán)節(jié)，設(shè)計出關(guān)于流量的模糊控制器，把瞬時流量Fi與設(shè)定流量搶之間的偏差。具體實現(xiàn)步驟如下：(l)輸入輸出變量的模糊化(2)輸入輸出變量的模糊集論域(3)根據(jù)專家知識或?qū)嶋H操作經(jīng)驗得出模糊控制器的控制規(guī)則(4)由模糊控制器的控制規(guī)則表得出由輸入到輸出的模糊關(guān)系R(5)模糊推理(6)模糊判決(輸出量的去模糊化)(7)模糊控制查詢表模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計是指確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量。其中，模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的核心，本設(shè)計中系統(tǒng)采用二維輸入一維輸出模型，即以系統(tǒng)的偏差和偏差變化率為輸入量，以對被控對象的控制量作為輸出量。設(shè)e1表示大小偏差的分界值，其切換規(guī)律如下：當(dāng)|e|≤e1時，KP=1，Kf=0，即采用PID控制規(guī)律；當(dāng)|e|＞e1時，KP=0，Kf=1，即采用模糊控制規(guī)律。二種控制方式由Bang