基于PLC的液位模糊自适应PID控制研究与应用.pdf

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1、2012年7月机床与液压Ju1．2012第40卷第14期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．40No．14DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．14．038基于PLC的液位模糊自适应PID控制研究与应用罗庚兴(佛山职业技术学院，广东佛山528000)摘要：将模糊控制器与PID控制器结合起来，选取合适的隶属度函数和模糊控制规则，分析输入变量的量化因子和输出变量的比例因子在模糊控制系统中对系统性能的影响，离线计算出模糊控制规则表，利用s7．300PLC设计一个液位模糊PID控制器。在

2、单容水箱进行实际液位控制实验，并用WinCC对系统进行监控。实验结果表明：采用模糊PID控制水箱液位，系统具有良好的动静态性能。关键词：液位；模糊自适应PID控制；PLC；组态监控中图分类号：TP273．5文献标识码：A文章编号：ResearchandApplicationofLiquidLevelFuzzyAdaptivePlDControlSystemBasedonPLCLU0Gengxing(FoshanPolytechnic，FoshanGuangdong528000，China)Abstract：s7—300PLC

3、wasusedtodesignalevelfuzzycontrollerbycombiningfuzzycontrollerwithPIDcontroller，selectingap—propriatemembershipfunctionsandfuzzycontrolrules，analyzingtheimpactsofquantizationfactorsofinputvariableandscalefactorsofoutputvariabletothesystemperformance，andcalculatingt

4、hetableoffuzzycontrolrulesof-line．Actuallevelcontrolexperimentwasmadeonsingle—capacitywatertankswithsupervisingbyWinCC．Theexperimentalresultsshowthatthesystemhasgooddynamic—staticperformancewhenfuzzyadaptivePIDcontrolstrategyisusedtocontrolwatertankleve1．Keywords：L

5、evel；FuzzyadaptivePIDcontrol；PLC；ConfigurationsupervisionPID控制具有算法简单、鲁棒性强、可靠性高、实时测量。稳态无静差等优点，在工业控制领域得到广泛的应用，尤其是用于可建立精确数学模型的确定控制系统⋯。液位控制系统是工业生产中比较典型的控制应用之一。液位控制对象一般具有纯滞后、大惯性的特流量点，因此液位变化缓慢，系统一般呈非线性，使得找到一组合适的PID参数相当困难。用经典PID控制泵器实现控制时，效果不理想，系统响应时间较长。模糊控制器是依照人工操作思维程序工作，

6、无需建立数学模型，被控对象的特性和参数变化对控制质量的影图1自衡单容液位控制系统结构图响较小(鲁棒性强)。将模糊控制与PID控制结合单容水箱过程控制对象是一个非线性一阶滞后系起来，扬长避短，发挥模糊控制鲁棒性强、动态响应统，过程传递函数可近似为：G(s)=e，是好、上升时间快、超调小的优点，又结合PID动态跟』1_1踪品质和稳态精度高的特点，对于非线性和大时滞的典型的含纯滞后的一阶惯性环节。时间常数与水箱液位控制对象，能达到良好的控制效果。截面积、水阻和液体密度有关，时间常数越小，系统1液位控制系统结构对输入的反应越快；若时

7、间常数较大(容器面积较图1是典型单容自衡液位过程控制系统的结构示大)，则反应较慢。延时．r与调节阀和水箱入口的意图。利用水泵将蓄水池中的水抽出，通过电动调节距离有关。阀V调节进水流量，采用单闭环控制水箱液位，使电动调节阀V选用深圳东仪TOYI-05RSZ：额定水箱液位保持恒定，液位变送器LT对水箱液位进行电压220VAC，额定电流0．2A，力矩50N·in，输入收稿日期：2011—06—01基金项目：广东韶关钢铁集团有限公司科研项目(K10401)作者简介：罗庚兴(1972一)，男，硕士，副教授，主要研究方向为PLC控制及自

8、动化。E—mail：luogengxing@163．com。·108·机床与液压第40卷电流4～20mA，动作时间10s，输出信号4～20mA，2模糊PID控制器设计环境温度一l0～60qC。液位传感器选用上海奇正2．1模糊PID控制原理图PT3l0—10K333：精度-4-0．5％FS，