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1、周俊涛,等:基于PLC的模糊控制在船舶主机调速系统的应用·43·基于PLC的模糊控制在船舶主机调速系统的应用周俊涛,余刃(海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033)计一种通用的模糊控制器,利用STEP7软件,采用提要PLC广泛应用于船舶主机调速系统中。模块化编程方法,使用梯形图及语句表编制程序实模糊控制作为智能控制的一个分支,具有高度的仿人现模糊控制算法,使模糊控制策略在S72300PLC上智能特性和不依赖精确数学模型的特点。利用STEP7得以较好地实现。并将之运用到船舶主机调速系统软件,采用模块化编程方法,实现了船舶主机调速系统当中进行研究分析。的基于PLC的模糊控制。关键词可编程操
2、作器模糊控制系统2PLC在主机调速系统上的应用船用发动机调速器[4]主机调速系统包括控制部分和执行部分。控中图分类号U316文献标识码A制部分完成监控系统的信号传递、判断、运算和控1引言制;执行部分主要解决调速系统的执行动作,两部分可编程控制器(PLC)采用灵活、方便、快捷的可通过电气转换器连接起来。我们可以选定性能、功编程序控制形式和结构,通过数字量或模拟量的输能合适的PLC作控制单元,来完成控制部分的所有入与输出工程中的信号转换,完成确定的逻辑运算、功能。从集控室/驾驶室监控操纵器发出的各种车顺序控制、定时、计数、数值计算和一些特定的功能,令信号(正车、倒车、停车、刹车及主机转速设定信广泛
3、应用于各种工业控制。由于船用机舱设备使用号)以及主机机旁各传感器发出的工作状态信号(燃环境恶劣,实时性和可靠性要求高,而PLC有可靠油切断、盘车机合上、主起动阀开、滑油温度低、测速性高、耗能低、抗干扰能力强、控制精确及系统功能探头等),全部输入PLC系统,经PLC判断、运算、可拓展性强等特点,因此各种型号的PLC也广泛应发出调节信号来控制电/气转换器,从而完成主机的[5]用于各种船舶的机舱设备监控。调速控制。其原理图如图1所示。随着微电子技术、计算机技术和模糊逻辑等相3主机调速系统模糊控制策略关技术的进一步发展,PLC逐步向智能产品转化[1]。如德国的Siemens公司的S52135U型和S5
4、2传统PLC调速控制均采用传统的PI或PID的155U型PLC,研制了标准模糊控制软件包;德国的控制方法,它们对模型的依赖性较强。通常,主机在Inform公司在许多PLC平台上用FuzzyTECH开不同的工况、不同的工作环境、不同的寿命周期内,发软件包实现了模糊逻辑控制;德国AEG公司为其模型参数的确会有较大变化,而且非线性、时变性ModicumA120和A250型PLC开发了模糊控制模对传统控制器品质有较大影响。因此传统的PID方块;日本的OMRON公司在SylmarPOOH型PLC法用于船舶柴油机主机调速回路有其不足之处,它上用FP300组成模糊控制模块。模糊控制在PLC很难保证所设定的调
5、节器参数在整个系统变化范围上的实现方式基本分两种[3]:一是通过专用的硬件内达到最优。模糊控制运用模糊数学的计算方法进实现,但其价格昂贵,并且需要使用专用编程设备;行控制,能够通过在线、实时学习,自动获取知识,不另一种实际采用较多的是通过软件实现,把模糊控断地提高和完善控制功能,具有判断、推理、决策的制程序作为整个PLC控制程序的一个子程序,包括功能,它不苛求被控制对象要具有准确的数学模型,数据的读取、模糊推理和控制信号输出,通过中断调对被控系统模糊参数的变化有较强的适应能力,即用子程序完成模糊控制。有较好的鲁棒性。因此,为了提高运行的可靠性、平[6]本文将运用第二种方法采用模糊控制方案,设稳
6、性,在调速系统中采用模糊控制。其原理图如图2所示。作者简介:周俊涛(1976-),男,硕士研究生。·44·造船技术2008年第1期(总第281期)3.1定义各变量隶属度函数E(即e)和Ec(即ec)的论域定义为[26,6]之间,输出在模糊化设计中,可用状态词正大、正中、正小、控制量u的论域定义为[27,7]之间。采用三角形函正零、负零、负小、负中、负大来表示E变量的变化。数作为隶属确定模糊语言变量的隶属度,可分别得其语言变量为{PB、PM、PS、PZ、NZ、NS、NM、NB}。到模糊变量E、Ec、u的隶属度赋值表。如表1、表2、Ec和u语言变量为{PB、PM、PS、ZE、NS、NM、NB}。表
7、3所示。表1E的隶属度-6-5-4-3-2-1-0+0+1+2+3+4+5+6PB0.10.30.751.0PM0.20.751.00.750.2PS0.30.81.00.80.3PZ1.00.50.1NZ0.10.51.0NS0.81.00.80.2NM0.20.751.00.750.2NB1.00.750.1周俊涛,等:基于PLC的模糊控制在船舶主机调速系统的应用·45·表2Ec的隶属度-6-
