基于plc的液位模糊控制系统设计

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1、合肥工业大学硕士学位论文基于PLC的液位模糊控制系统设计姓名：江春红申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：方敏20071118基于PLC的液位模糊控制系统设计摘要由于常规PIE)控制器结构简单、鲁棒性强，被广泛用于过程控制中，但常规PID在系统参数、工作环境发生变化时往往不能获得较好的控制效果。基于知识和不依赖精确数学模型的模糊控制给这类难控问题带来了新思路。本文首先通过实验法建立液位控制系统水箱的数学模型，设计出液位串级控制系统，主调节器用模糊控制，副调节器采用比例控制。然后针对

2、液位控制系统特征，选取合适的模糊控制规则和隶属度函数，设计模糊控制器，并计算出模糊控制表。最后设计的串级系统方案在Simulink中进行了仿真，在被控对象模型参数变化的情况下，比较了常规PID与模糊控制的控制效果。本文在仿真的基础上，将设计好的控制系统在THJ-2控制装置进行实际的液位控制实验。通过西门子SIMATICS7．300PLC系统及其组态软件STEP7V5．2，设计出了S7．300PLC常规PID和模糊控制算法；组态W抽CC5．0监控软件实时监控。实验结果表明，模糊控制具有良好的动静态

3、性能。关键词：过程控制PID控制模糊控制PLCwillCCTheDesignofPLCBasedLiquidLevelFuzzyControlSystemAbstractPIDcontrollerhasasimplestructureandgoodrobustnessanditiswidelyusedinprocesscontrolsystems，butconventionalPIDcallnotbeeasilyregulateitselfaccordingtothechanges，80thec

4、onventionalPIDcontrolcannotgetsatisfy／ngcontrollingremit．Fuzzycontrol，wh／chisbasedonknowledgeandindependentofaccuratemathemodel，bringsanowwayofresolvingthisproblem．Inthisthesis,firstly，webuildamodelofwatertankofliquidlevelcontrolsystembyusingthemetho

5、dofexperiment，andhavedesignedthetwo·loopcascadecontrolsystem，withthefuzzycontrollerasthemaincontrollerandthePcontroller龉thesubregulatorsisdesigned。Secondly，fortheliquidlevelcontrolsystem，thefuzzycontrollerisdesignedafterappropriatemembershipfunctions

6、andfuzzycontrolrulers，andthefuzzycontroltableiscalculated．Finally，thesimulationsofthedesignedcascadesystemarecarriedoutinMatlab／Simulinkenvironment．TheperformancesofconventionalPIDcontrollerandfuzzycontrolarecompared．Inthisthesis，basedonthesimulatiOu

7、s．experimentationsarecarriedoutonTHJ-2equipment．ByS7·300PLCcontrolsystemandconfigurationsoftwareSTEPTV5．2designedconventionalPIDandfuzzycontrolalgorithm．ThecontrolsystemiswatchtedbytheconfigurationsoftwareWinCC5．0．Therealcontrolresultsshowthatthefuzz

8、ycon仃ollerhasgoodcontrolperformanceKeywords：processcontrol；PIDcontrol；fuzzycontrolPLC；WinCC图表清单图2．1串级控制系统图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8图2．2上水箱原始数据曲线图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9图213一阶水箱特性测试图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯lO图2．4单容水箱的单调上升指数曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11图2．5上水箱模型阶跃曲线图⋯