基于LonWorks技术的模糊自整定PID温度控制系统

来源 :沈阳建筑工程学院 沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:HJ565dgdgd
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随着计算机技术的飞速发展,控制领域正在发生着翻天覆地的变化.控制理论以及控制方法也日新月异,智能控制也越来越多地应用于工业生产并且逐步进入了人们的日常生活之中.但是传统的PID控制方法在许多工业过程中仍占据着主导地位,这一方面表明了传统PID控制的性能能够基本满足一般的工业过程控制,另一方面在某种程度上也表明了其它一些较先进的控制理论还不够成熟,应用范围还不够广泛.20世纪90年代以来,计算机网络发展非常迅速.在它的带动之下,一些相关的领域也得到了迅猛的发展,LonWorks技术正是在这种环境之中发展起来的.LonWorks技术是一种现场总线技术,它同时也是一种控制网络技术.由于它具有良好的开放性和互可操作性,因此它在控制领域中正被广泛采用.当前,传统的PID控制方法仍得到广泛的应用,但是在一些特殊的工业控制过程中,由于生产过程复杂,生产环境恶劣,干扰因素众多等,造成了系统的控制难度很大.比如石油化工温度控制系统,由于各种因素造成了其系统滞后性大,非线性、不对称性严重,因此采用传统的PID控制虽然能满足系统稳定性的要求,但往往很难满足系统动态性能上的要求,很难兼顾系统的快速性和稳定性.为了改善系统的动态性能,有必要采用其它较为先进的控制理论和控制方法对其进行控制.该课题以LonWorks技术为平台,结合了模糊自整定PID控制算法,对传统的PID控制进行有效而实用的改进.论文详细阐述了该控制系统的构建方法以及其具体构建过程.首先,在实验室里实际构建一个小型的水温控制系统来模拟石油化工过程中的拔头油加热炉的油温控制系统.该实验系统采用埃施朗公司的EC230作为控制器,编程软件采用的是VCGP(Visual Control Graphical Programming),编程语言为Neuron C语言以及C语言.实验采用离线计算结合在线查表的方法首先通过离线的方式根据具体的系统偏差E和偏差变化率EC来计算出具体的KP、KI、KD值,然后汇成一个模糊自整定PID参数表,最后把这个参数表写入控制程序中,使系统能实时地根据不同的偏差和偏差变化率查出KP、KI、KD的值,根据这些参数来整定当前的PID值.从而实现了基于LonWorks技术的模糊自整定PID控制在石油化工温度控制系统中的应用.着重比较了传统的单一的PID控制方法和基于LonWorks技术的模糊自整定PID控制方法的差异,通过比较两种不同的控制方法所得出的实验数据来讨论它们在实际工业过程控制中的实用性.从而表明了在该控制过程中,基于LonWorks技术的模糊自整定PID控制方法在保持系统稳定性的前提下能有效地改善系统的动态性能,表明了该控制方法在一些控制领域中优于传统的单一的PID控制方法,具有较高的实用价值.在分析总结现有的控制理论和控制方法的基础上,该文对控制理论及控制方法的发展前景进行展望,指出控制理论今后一个发展的方向是结合多种智能控制理论来适应不断变化的控制环境,而控制系统的网络化将是今后控制方法的一个主要的发展方向.
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