【正文】 控制對那些數(shù)學(xué)模型難以獲取、動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象非常適用。 基于模型的控制算法及系統(tǒng)設(shè)計方法，由于出發(fā)點和性能指標(biāo)的不同，容易導(dǎo)致較大差異；但一個系統(tǒng)的語言控制規(guī)則卻具有相對的獨立性，利用這些控制規(guī)律間的模糊連接，容易找到折中的選擇，使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器。 模糊控制算法是基于啟發(fā)性的知識及語言決策規(guī)則設(shè)計的，這有利于模擬人工控制的過程和方法，增強控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有一定的智能水平。 模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強，干擾和 參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減弱，尤其適合于非線性、時變及純滯后系統(tǒng)的控制。但由于模糊規(guī)則是人們對過程或?qū)ο竽：畔⒌臍w納，對高階、非線性、大時滯、時變參數(shù)以及隨機干擾嚴(yán)重的復(fù)雜控制過程，人們的認(rèn)識往往比較貧乏或難以總結(jié)完整的經(jīng)驗，這就使得單純的模糊控制在某些情況下很粗糙，難以適應(yīng)不同的運行狀態(tài)，影響了控制效果。在實際應(yīng)用中，往往是 將模糊控制或模糊推理的思想，與其它相對成熟的控制理論或方法結(jié)合起來，發(fā)揮各自的長處，從而獲得理想的控制效果。對模糊控制的改進(jìn)方法可大致的分為模糊復(fù)合控制，自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)模糊控制，以及模糊控制與智能化方法的結(jié)合等三個方面。由于它的發(fā)展歷史還不長，理論上的系統(tǒng)性和完善性，技術(shù)上的成熟性和規(guī)范性都還是不夠的， 有待人們的進(jìn)一步提高。其中兩個重要的問題是 :如何獲得模糊規(guī)則及隸屬函數(shù)，這在目前完全憑經(jīng)驗來進(jìn)行 。 大體說來，在模糊控制理論和應(yīng)用方面應(yīng)加強研究的主要課題為： 178?？刂破鞯聂敯粜苑治?，系統(tǒng)的可控性和可觀測性判定方法等。 模糊控制規(guī)則設(shè)計方法的研究，包括模糊集合隸屬函數(shù)的設(shè)定方法，量化水平，采樣周期的最優(yōu)選擇，規(guī)則的系數(shù)，最小實現(xiàn)以及規(guī)則和隸 屬函數(shù)參數(shù)自動生成等問題 。 178。 178。 178。 178。 178。然而這些概念和原則能真正的在模糊邏輯系統(tǒng)中得到應(yīng)用的卻為數(shù)不多。 178。 PWM控制方案設(shè)計簡介 PWM 脈寬調(diào)制，是靠改變脈沖寬度來控制輸出電壓，通過改變周期來控制其輸出頻率。這樣，使調(diào)壓和調(diào)頻兩個作用配合一致，且于中間直流環(huán)節(jié)無關(guān)，因而加快了調(diào)節(jié)速度，改善了動態(tài)性能。利用 PWM 逆變器能夠抑制或消除低次諧波。 PWM 變頻電路具有以下特點： 1). 可以得到相當(dāng)接近正弦波的輸出電壓 2). 整流電路采用二極管，可獲得接近 1 的功率因數(shù) 3). 電路結(jié)構(gòu)簡單 4). 通過對輸出脈沖寬度的控制可改變輸出電壓，加快了變頻過程的動態(tài)響應(yīng) PWM 基本原理 : 脈寬調(diào)制（ PWM） : 控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。沖量既指窄脈沖的面積。是指該環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。 單周控制法又稱積分復(fù)位控制（ Integration Reset Control，簡稱 IRC），是一種新型非線性 控制技術(shù)，其基本思想是控制開關(guān)占空比，在每個周期使開關(guān)變量的平均值與控制參考電壓相等或成一定比例。單周控制器由控制器、比較器、積分器及時鐘組成，其中控制器可以是 RS 觸發(fā)器，其控制原理如圖 所示。 圖 單周控制原理圖 單周控制在控制電路中不需要誤差綜合 ,它能在一個周期內(nèi)自動消除穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)誤差，使前一周期的誤差不會帶到下一周期。 PID 控制方案設(shè)計簡介： 在工程實際中，應(yīng)用最 為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱 PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 PID 控制，實際中也有 PI 和 PD 控制。 （ 1） 比例（ P）控制： 比例控制是一種最簡單的控制方式。 當(dāng) 僅 有 比 例 控 制 時 系 統(tǒng) 輸 出 存 在 穩(wěn) 態(tài) 誤 差（ Steadystate error）。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這 個 控 制 系 統(tǒng) 是 有 穩(wěn) 態(tài) 誤 差 的 或 簡 稱 有 差 系 統(tǒng) （ System with Steadystate Error）。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。因此，比例 +積分（ PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “ 超前 ” ，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分（ PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。如采樣時間過短對外部信號的變化有可能檢測不到，而過長的采樣時間顯然不能滿足控制精度的要求。在調(diào)試程序時要注意這些參數(shù)的設(shè)置，慢慢調(diào)試以至達(dá)到穩(wěn)定的 PID 控制。如果上面公式能夠滿足，則該機允許直接啟動；如果不能滿足，則必須采取措施限制啟動電流。 1）該主電路由接觸器 KM1 、 QF2 控制 1 號風(fēng)機， KM2 、 QF3 控制 2 號風(fēng)機； 2） FR1， FR2 是對 1 號風(fēng)機、 2 號風(fēng)機進(jìn)行過載保護(hù)； 3）由 QF FU、 QS 來控制主干線并對干線進(jìn)行保護(hù)； 4）由 QF4 來控制 PLC 的通斷。 2)根據(jù)運行需要，換接線路。 4)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類型的具體情況，可用來分、合一定容量變壓器的空載勵磁電流。其中單柱式刀閘在架 空母線下面直接將垂直空間用作斷口的電氣絕緣，因此，具有的明顯優(yōu)點，就是節(jié)約占地面積，減少引接導(dǎo)線，同時分合閘狀態(tài)特別清晰。 計算：已知 P=、功率因數(shù) COS∮ = Tanarccos∮ = 同期系數(shù)： K∑ P=,P=K∑ P∑ Pi K∑ Q=,P=K∑ Q∑ Qi 主回路： P30=179。 11= Q30=179。 179。 =8KW 其型號為 HD11100/31 ．低壓熔斷器選擇： １）根據(jù)使用條件確定熔斷器的類型。 ３）熔斷器的保護(hù)特性應(yīng)與被保護(hù)對象的過載特性有良好的配合。 ５）對于保護(hù)電動機的熔斷器，應(yīng)注意電動機起動電流的影響， 熔斷器一般只作為電動機的短路保護(hù)，過載保護(hù)應(yīng)采用熱繼電器。 根據(jù)電流 I30= 和上述要求 根據(jù)國標(biāo)選擇 FU 為 NG70025/380 ．低壓斷路器： 1).低壓斷路器的選擇和應(yīng)用 低壓斷路器用途廣泛，它不僅用于主干線、支路、電路末端等作線路（ 電纜 、電線）及 電氣 設(shè)備的不頻繁合、分和過載、短路、欠電壓等故障的保護(hù)，還應(yīng)用于各種負(fù)載，如 照明 回路、電熱回路、電動機回路、可控硅整流回路、電容器回路等的單獨使用和保護(hù)。 2).選擇低壓斷路器應(yīng)滿足下列條件 ①低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于保護(hù)線路的額定電壓 。 ③低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝條件，保護(hù)性能及操作方式的要求 。 接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理 : 接觸器由磁系統(tǒng) ,觸頭系統(tǒng) ,滅弧系統(tǒng) ,釋放彈簧機構(gòu) ,輔助觸頭及基座等幾部分組成 . 接觸器的基本工作原理 :利用電磁原理通過控制電路和可動銜鐵的運動來帶動觸頭控制主電路通短的 . 選擇接觸器的類型 ： 根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇。 選擇接觸器主觸頭的額定電壓：應(yīng)等于或大于負(fù)載的額定電壓。 也可根據(jù)所控制的電動機最大功率進(jìn)行選擇。 主 觸頭額定電流由經(jīng)驗公式： ICN=PN179。 I301=I302 = 根據(jù)國標(biāo)選擇 KM KM2 為 CJ2016 熱繼電器的選擇 ： 熱繼電器是用于電動機或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護(hù)的保護(hù)電器。對于三角形接線的電動機，應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號。當(dāng)電動機啟動電流為其額定電流的 6 倍及啟動時間不超過 5S 時，熱無件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動機的額定電流；當(dāng)電動機的啟動時間較長、拖動沖擊性負(fù)載或不允許停車時，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動機額定電流的 倍。其主要用途為：當(dāng)其他繼電器的觸頭對數(shù)或觸頭容量不夠時，可借助中間繼電器來擴展它們的觸頭或觸頭容量，起到信號中繼作用。 2). 動作原理及結(jié)構(gòu)特點 ⑴ . 動作原理 當(dāng)在繼電器的線圈加以直流電壓時，線圈中有電流通過因而使鐵心磁化將動片吸住，接觸片被動片的另一端所推動使動 合觸點閉合，使動斷觸點斷開。 ⑵ . 結(jié)構(gòu)特點 本繼電器為電磁式快速動作之中間繼電器，繼電器由鐵芯，磁軛板，動片，線圈及觸點系統(tǒng)等四部分所組成。為了防止震動引起繼電器滑出插座外面，因此繼電器與插座之間裝有彈簧環(huán)，如系固定安裝也可以不用插座，直接將接線焊與繼電器的底板上。 3). 技術(shù)數(shù)據(jù) ⑴ . 繼電 器基本參數(shù)及線圈阻值表 1。 ⑶ . 繼電器在額定電壓的動作時間不大于 。 ⑸ . 繼電器的線圈能長期耐受 110%的額定電壓。 ⑺ . 觸點容量與壽命：直流 100V， 電阻負(fù)載 100 萬次。 第四章 控制電路的設(shè)計 控制方式的選擇 在養(yǎng)護(hù)窯控制系統(tǒng)的設(shè)計中，控制系統(tǒng)的核心采用可編程序控制器（ PLC），這是因為：控制系統(tǒng)的工作環(huán)境非常惡劣，工作環(huán)境潮濕 ,塵土較多 ,工作溫度高于常溫，由于 PLC 的輸入／輸出 系統(tǒng)功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量信號的輸入和輸出 ； PLC 的硬件結(jié)構(gòu)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)大小規(guī)模不同、功能復(fù)雜程度及現(xiàn)場環(huán)境各異的各種控制要求 ，為控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計提供了方便、快捷的途徑，可以大大縮短整個系統(tǒng)設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試周期，節(jié)約系統(tǒng)投資 ； PLC 維護(hù)操作方便，擴展容易 ， 具有較好的性能和較高的可靠性，能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下正常運行 ， 一般平均無故障時間可達(dá)幾萬小時以上 ， PLC 具有較高的性能／價格比 。 所以采用可編程序控制器來實現(xiàn) 系統(tǒng)的控制。 PLC選型時主要考慮如下幾個方面： 1） 多少個開關(guān)量輸入，電壓分別為多少； 2） 有多少個開關(guān)量輸出，輸出功率為多少； 3） 有多少個模擬量輸入輸出點； 4） 是否有特殊控制要求，如高速計數(shù)器等； 5） 機房與現(xiàn)場的最遠(yuǎn)距離為多遠(yuǎn)； 6） 現(xiàn)場對 PLC 的響應(yīng)速度有何要求（掃描速度）； 7） 內(nèi)存的估計； 8） I/O 模塊配置及系統(tǒng)電源容量校驗。所以選用 CPU224 和 EM231 四路模擬輸入模塊。所以選用 CPU22 EM231 四路模擬輸入模塊和EM232 兩路模擬量輸出模塊。 西門子 S7200 的控制性能的優(yōu)點如下： (1)．采用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及控制設(shè)備，控制系統(tǒng)性能優(yōu)越。 (3)．很好的適應(yīng)了遠(yuǎn)距離通訊（ 1100 米左右），抗干擾能力強，控制性能優(yōu)越。 (5)．工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)，提高了整個系統(tǒng)的可靠性，減少了布線施工費用，降低了維護(hù)成本。 根據(jù)上述的要求和西門子 S7200 的控制性能的優(yōu)點所以本設(shè)計選用西門子 S7200 作為編程軟件； SIMATIC S7200 PLC 功能介紹 SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān) 測及控制的自動化。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價格比。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。 SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價格比。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。 ● CPU 單元設(shè)計 集成的 24V 負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221， 222 具有 180mA 輸出， CPU 224， CPU 224XP， CPU 226 分別輸出 280， 400mA。 ● 不同的設(shè)備類型 CPU 221～ 226 各有 2 種類型 CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。 ● 本機模擬最輸入 /輸出點