基于模糊PID控制器的重介密度自动调节系统.pdf

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1、2010正仪表技术与传感器2010第l2期InstrumentTechniqueandSensorNO．12基于模糊PID控制器的重介密度自动调节系统汪玉凤，霍德鹏，崔颖，杨桢(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105)摘要：结合现代模糊控制理论与PID控制算法，设计一个基于CJ系列的模糊PID控制器来实现重介密度系统的自动调节。该系统由模糊PID控制器、加水阀、分流阀、密度变送器组成。该方法弥补了传统PID控制算法不能在线调节参数的缺陷。仿真试验表明：系统的动静态性能良好，控制效果较为理想。关键词：重介密度自动调节系统；模糊控制；PID控制；PLC中图分类号：TP273文献

2、标识码：A文章编号：1002—1841(2010)12—0083—03Heavy-mediumDensityAutomaticControlSystemBasedonFuzzyPIDWANGYu—feng，HUODe—peng，CUIYing，YANGZhen(FacultyofElectricalandControlEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，Huludao125105，China)Abstract：ThispapercombinedwithmodernfuzzycontroltheoryandPIDcontrolalgorithms，de

3、signedfuzzy—PIDcontrollerbasedonOmronCJ1Mwhowasdesignedtocontrolheavy—mediumdensity．Thesystemwasmadeupoffuzzy—PIDcontroller，plusvalve，shuntvalve，densitytransmitter．ItovercomestheshortcomingoftraditionalPIDcontrollerwhichcannotassureoptimalcontrolperformanceforsystem．Experimentsshowthatthesystemhasab

4、etteradaptivecapacityandworksmoreeffectivelythanthetradi—tionalPIDcontrollers．Keywords：heavy—mediumdensityautomaticcontrolsystem；fuzzycontro；PIDcontrol；PLC0引言20世纪90年代以来，我国选煤技术得到了快速的发展，其中发展最快的是重介质旋流器选煤技术。该技术的核心部分就是要控制重介质悬浮液的密度，但是传统的控制有很多的缺点，诸如控制精度不高，不能实时在线控制等。针对以上问题，结合模糊控制技术，设计一种基于PLC的图1系统结构原理图制对输入量(

5、介质密度误差及密度误差变化率)进行模糊化处模糊PID控制系统。此系统不仅具有一般的PID控制使用方理、模糊逻辑推理和解模糊化后，输出PID精确值对PID控制便，实用性强，鲁棒性强，稳态无静差的特性，而且具有模糊控的3个参数，K。，，进行在线调节，满足了不同的E和层C对制的动态跟踪品质和稳态精度高的特性。控制参数的要求。系统结构图如图2所示。1系统总体结构系统以CJ1M—CPU12为控制核心部件。通过PLC编程设定期望密度值，密度变送器检测介质桶中的密度，将其输出的4～20mA模拟量信号接入PLC的A／D模块，在PLC中与给定值比较，其偏差经过PID调节后经过D／A模块输出作用于执行器(分流箱分

6、流阀及合格介质桶补水阀)。当偏差Ad为负偏差时，输出作用于合格介质桶补水阀，给介质桶加水稀释介质；当偏差Ad为正偏差时，输出作用于分流箱分流阀，及时地加介质图2系统结构图和分流以提高介质密度，使密度值与给定值的偏差稳定在允许2．2密度误差及密度误差变化的模糊化的范围内。此外系统还可以接人上位机，利用组态软件监视其密度误差E是介质密度的检测值与设定值之差，密度误差密度实时变化值。结构图如图1所示。jL1变化率Ec=，输入量E和Ec均是清晰量。在模糊控制中，U2模糊PID控制器的设计首先要将这两个量进行模糊化，对模糊量进行离散化处理。在2．1模糊PID的控制结构这个模糊PID控制器中，密度误差及密

7、度误差变化率的模糊子模糊PID控制系统主要由常规的参数可控式PID系统和集均为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，子集中元素分别代表负模糊控制系统组成。常规PID对系统进行直接的控制，模糊控大，负中，负小，零，正小，正中，正大。各变量的隶属度函数中间采用灵敏度高的三角函数，两边采用正态分布函数，其在模收稿日期：2010—04—30收修改稿日期：2010—07—26糊集合上的论域为{一3，一