过程控制锅炉汽包水位模糊PID控制的LabVIEW仿真
锅炉汽包水位模糊PID控制的LabVIEW仿真ScientificResearchSystem Simulation Technology Application (Volume 13)Table 1. Rule list of fuzzy control of Kp据、结果显示。当运行程序时,只有前面板出现在计表1.K模糊控制规则表算机的屏幕上,作为虚拟仪器和用户的接口。与其他E仿真语言相比,除了能在 Labview软件中方便地使ECNB NM NS ZO PS PM PB用PID工具包进行模糊PID控制器设计外,在仿真过NB PBPB PMPM PS Z0 ZO程中还能实现对仿真参数的动态修改,只要按照要求NMPB PM PSPS ZO NS在前面板上写入相应的控制参数,便可以进行参数动Ns PPs ZO态修改,相应的更新结果可由前面板以多种方式显小ZO PM PM PS ZO NS NM N出来并可以数据文件形式保存。使仿真过程变得更加PSPSPS ZO NSNS NMNM灵活、便捷。本文所用的前面板如图4所示。PM PS ZO NS NM NⅥNMNBPB ZO ZO NMNM NM NBNB4基于LabⅤIEW的模糊PID控制系统设计美国NI( National Instruments)公司的LabⅤILW口回6,A·逦是基于数据流的图形化编程语言G的开发环境,是仪器控制与数据采集的编程平台,能快速构建实现交互控制系统的图形用户界面,并且它与测量、自动化硬 Figure3. Flow chart of drum water level control system件紧密的结合,具冇完善的数据采集、信号分析和信图3.汽包水位控制系统仿真流程图息显示的解决方案。 LabVIEW中的PD工具包(PIDToolkit提供∫一个完整的模糊控制设计系统,包括:汽包水裨制实验·模糊逻辑控制器设计子程序( Fuzzy Logic Con-roller Design):提供一个友好的图形用户界面(GUI),可以直观地设计和修改模糊控制器的水过低圣汽流量Fe的艰属函数、规则库、推理规则和去模糊方法等等。●」售定设计的结果保存在一个以结尾的文件中,应用冷水入口当诞0程序就谴用此文件。主PTD模糊控制器子程序( Fuzzy Controller.ⅵ):作为程在■a2序的个功能模块(函数),用于在应用程序中实现模糊控制算法。调入控制器子程序( Load Fuzzy Controller.ⅵ)E四常数56将fs文件调入应用稈序功能模块,将指定文件的Figure 4.The front panel of drum level control systemPID参数加载到应用程序的模糊控制器中。图4.汽包水位控制系统前面板框图软件设计由两部分组成,即前面板和流程图。在前面板,用输入控件( Contro)来实现参数的输入,参为了说明该控制策略相对其他控制方法的优越数的显示和程序运行的结果由输出控件( ndicator来性生,同时作了锅炉汽包水位系统常规串级PD控制的完成。流程图是完成程序功能的图形化源代码,通过仿真研究,其外回路和内国路均采用PD控制器,其对控件设置合适的参数和连线建立控制系统。采用模PID控制器的算法为糊PID控制的带前馈的串级三冲量控制系统的流程图u(t)=k,,(e+T Gedt+ la dr)如图3所示。式中:ε为设定值与探制过程返回量之间的偏差,基于 LabView开发的程序面板具有良好的人机K为比例增益,T为积分时间常数,Ta为微分时间常互动的风格,使用简单。前面板提供了丰富的图形控数,u(为控制器输出量。根据图3,设置PID控制器件,可以模拟传统仪器工作方式,在前面板上放置所的参数为K=3、T=150以及a4。两种控制方式的控需要的控件和指示器,实现仪器控制以及较直观的数制效果如图5所示。978-1-935068-81-5c2011 SirEs40o1994-2012cHinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.netScientifieSystem Simulation Technology Application( Volume 13)° Researcl从图5(a)可以看出,在无扰动情况下,采用普通差,而普通PID则在扰动过大的时候则无法做到这PID进行控制超调量约有30%,而采用模糊PID控制点。在汽包水位的控制过程中,通过在不同时刻施加则将超调量控制在10%以内,并且模糊PD控制更能不同扰动,其阶跃响应图显示岀模糊PD控制都要优有效地减少上升时间与调节时间;在初始状态有扰动于普通的PID控制,对锅炉汽包所存在的“虚假水位的情况下如图5(b)和5(c),模糊PID均比普通PID控控制得更好,达到更令人满意的效果。因此,采用模制具有更小的超调量及更短的调节时间;在第一次稳糊Pυ控制策略比常规P控制策略具有较好的调节定后施加两种扰动时如图5(d所示,模糊PID相比普品质以及较强的鲁棒性和抗干扰能力,而且能在对象通PID不仅响应快,超调小,更有效地消除了稳态误模型失配的情况下表现出较强的适应能力。设定值直世D(a)无扰动(b)加入10%蒸汽扰动(c)加入20给水扰动(d第一次稳定后施加两种扰动Figure 5. Curve: Unit step response of different disturbance图5.不同扰动下的单位阶跃响应曲线5结束语Steam Generator[],Journal of System Simulation, 2004, 16(10)P450-453.提出了使用 Labview构建模糊控制器进行锅炉刘红军,韩璞,工东风,锅炉汽包水位系统 DMC-PID串级控制仿真研究[,系统仿真学报,204,16(10),P450-453汽包八位控制的仿真研究,通过比较两种控制方式,[41 XU Chun-mci, ZHANG Haol, YANG Ping, Nonlincar pid-Pcascade control for boiler drum level [J]. East China Electric可以看出对于锅炉汽包水位,采用模糊PID控制在上Power:2009,37(5),P838~84升时间、超调量、调节时间等控制性能都要优于普通凃春梅,张浩,杨平汽包水位串级二冲量非线性PID控制系统[,华东电力,2009,37(5):838~84PⅠD控制。基于 LabVIew语言采用流程图形式开发的51Chul-lIwan Jung, et al. A real-time self-tuning fuzzy controller应用程序,具有良好的人机交互界面,形象直观的控through scaling factor adjustment for the steam generator of NPl574:53-60制界面,更强的数据处理功能及简便实用的参数显示(6] SONG Zhi-gang; YU Qi-xiang; WANG Yi-ming;ctl, Devclop功能。比使用其他仿真语言(如Maab/ Simulink工具ment of fuzzy controller for parameters adaptation of PID con-troller based on L abvIEW[1, Machinery Design manufacture箱)更容易实现各个模块之间传递数据,仿真过程还2003(4):P11~12.能动态修改仿真参数并实时更新,可以更好地配置控宋智罡,郁其祥,王益明等,基于 LabVIew的PID参数自适应模糊控制器设计山J,机械设计与制造,2003(4:11~12制器参数以达到最优,大大缩短没计周期,提高开发[7] Jin Yihui, Process Control [m, Beijing: TSinghua universily效率,具有较大的工程实用价值。press. 1988金以慧,过程控制[M,北京:清华大学出版社,1998[8 ZHAO Baochun, LUO Zon-gan, LIu Xianghua, Design andReferences(参考文献simulation of fuzzy logic controller based on LabVIEW], Control Engineering of China, 2006, 13(S1 ): 49-52[1] CHEN Hong-wei, XU Zhen-yu, YANG Bo, et al, Analysis of the赵宝纯,骆宗安,刘相华,基于LabⅤIEW的模糊控’器设计Influential Factors to Boiler Drum Level [], Power System En与仿真[,控制工程,2006,13:4952neering,2007,23(02):32-33[9] JiN Zhiqiang, Biao Qiliang, A method of design of PID controller陈鸿伟,许振宇,杨博,等锅炉汽包水位影响因素分析[电based on I abvIEW[], Control Automation, 2005, 21(6): 1-2站系统工程,2007,23(02):32-33金志强,包启亮,一种基于LabⅤIEW的PID控制器设计的[2 ZHOU Jia, CAO Xiao-ling, LIU Yong-wen, Controlling Strategy方法[,微计算机信息,2005,21(6):1-2Analysis of Drum Level in Boiler [J]. Boiler Technology, 2005, [10] National Instrument, Lab VIEW simulation moduler user manual36(03):5~10.IM, Austin: National Instruments, 2004周佳,曹小玲,刘永文,锅炉汽包水位控制策略的现状分炘[11 LI Guo-yng, A New Fu∠ y PID Controller[ J Journal of Sys-「J,锅炒技术,2005,36(03),P5-10tem simulation,2003,15(10):1492-1496[3 IIU Hongjun, HAN Pul, WANG Dongfeng, Simulation Research李国勇,一和新型的模糊PID控制器[J,系统仿頁学报,of DMC-PID Cascade for Water Level System of a Drum boile2003,15(10),P1492-1496978-1-935068-81-502011 Scares.o1994-2012ChinaAcademicJournalelEctronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.ner
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四层电梯MCGS组态模拟
本资源利用MCGS组态软件来模拟实现四层电梯的控制，运行。PLC WORLD处理器为核心,综合了计算机控制、自动化、通讯网络等技术的一种通用的工业控制装置。PLC电梯控制系统有如下的特点:(1)、PLC是基于工业环境下设计的控制装置,环境适应性强,可靠性高;(2)、PLC最常用的编程语言是梯形图语言,编程语言形象、直观,编程筒单,便于广大现场工程技术人员掌握。(3)、門C控制系统的体积小,重量轻,便于安装,维修方便。(4)、PLC具有自诊断、故障报警、故种类显示等功能,可以方便的实时监视系统的运行状态。(5)、现代PLG具有传统控制系统无法比拟的远程数据传送、交换、控制和监枧的网络通讯功能。1.2系统结构和控制器选型电梯的PLC控制系统的结构如图1所示,主要硬件包括:可编控制器PL0、变频器、光电旋转编码器、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、门机及其他电气元件等。轿箱历外上位积操纵呼梯盘组态监控楼层显示申行接入部PLC部分串行接口2分门机编拽引机变频器码器图1系统结构图PLC WORLD1.3本次实习所选用的PLG机型?以及编程软件?S7-200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。它工作可靠,功能极其强大,存储容量大,编程方便,输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈,抗干扰能力强。因此,能够满足电梯对电气控制系统的要求。S7-200系列小型PG( MicroPL0)可应用于各种自动化系统。紧凑的结构,低廉的成本,强大的功能使得它成为各种小型控制任务的理想解决方案。在本次设计中,利用它编写控制一个四层楼电梯的控制系统分别完成轿厢内指令,厅外召唤指令,楼层位置指示,开门控制等任务STEP7WN32是S7-200系列的PLG编程软件,可以对S7-200的所有功能进行编程。该软件在 Windows平台上运行。其基本功能是协助用户完成应用软件任务。例如:创建用户程序,修改和编辑过程中编辑器具有简单的语法检查功能。还可以直接用软件设置PG的工作方式,参数和运行监控2.四层楼电梯模拟控制的设计控制要求(1)开始时,电梯处于任意一层。(2)当有外呼电梯信号到来是,轿厢响应该呼梯信号,达到该楼层时,轿厢停止运行,(轿厢门打开,延时3秒后自动关门)(3)当有内呼电梯信号到来是,轿厢响应该呼梯信号,达到该楼层时,轿厢停止运行,(轿厢门打开,延时3秒后自动关门)(4)在电梯轿厢运行过程中,即轿厢上升(或下降)途中,任何反PLC WORLD方向下降(或上升)的外呼信号均不响应,但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内、外呼梯信号时,则电梯响应该外呼梯信号。例如,电梯轿厢在一楼,将要运行到三楼,在次过程中可以响应二层向上的外呼梯信号,但不响应二层向下的外哗梯信号。当到达三层,如果四层没有任何呼梯信号,则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。否则,电梯将继续运行至四楼,然后向下运行响应三层向下外呼梯信号(5)电梯具有最远反向外呼梯功能。例如,电梯轿厢在一楼,而同时有二层向下呼梯,三层向下呼梯,四层向下外吇梯,则电梯轿厢先去四楼响应四层向下外呼梯信号。(6)电梯未平层或运行时,开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后,按开门按钮轿厢开门,按关门按钮轿厢关门。3.I/0点的分配如下10.0S4四层内呼|10.7U1层上呼10.1S3层内呼11.0U2二层上呼10.2S2二层内呼11.1U3三次上呼10.3S1层内呼11.2SQ1层限位PLC WORLD10.4D4四层下呼11.3SQ2二层限位10.5D3层下呼11.4SQ3三层限位10.6D2二层下呼11.5SQ4四层限位Q0.0L4轿厢在四Q1.0SL2内呼二层层指示Q0.1L3轿厢在三Q1.1SL1内呼一层层指示Q0.2L2轿厢在二Q12外呼一层层上指示00.3L1轿厢在一Q1.3UP2外呼二层层上指示Q0.4DOWN轿厢上行Q1.4UP3外呼三层上指示Q0.5UP轿厢下行Q1.5DN2外呼二层下指示00.6sL4内呼四层Q1.6dn3呼三层指示下指示Q0.7内呼三层Q1.74外呼四层指示下指示4.PLC编程程序如下:4.1指令表:PLC WORLDsgLDsa22sq33sq1414Dsq0LD MO. 50MO. 4ALDLDSg2sq10MO. 5LDMO. 7M0. 6ALDOLDM2.0PLC WORLDsgdownLDMO. 7MO. 6ALDLD14sqdownM0. 6DMO. 5MO. 4ALDOLDM2.1MO. 2ANM3.0ownsq2sa3ANg4OLDPLC WORLDM3.3sg3sa2qAN MO. 5AMO. 7M2.0M3.3LDN MO. 2ANM2.7LDn sq 1AN213sqOLDM3.4g40sa3PLC WORLDsq200AAdownM0. 6MO. 3MO. 4LDM2.1M3.6OLDM3.4downd4sq4AL0ADd3sq3OLD20d22OLDusq
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