一种基于PLC和中央空调模糊自适应PID结合的监控系统设计浅析.doc
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1、一种基于PLC和中央空调模糊自适应PID结合的监控系统设计浅析常规PID控制是过程控制中应用最为广泛的一种控制规律,具有原理简单、使用方便和稳定等特点。但常规PID在控制过程中的参数都是固定不变的,若用于调节中央空调这样具有非线性、不确定性、滞后性和干扰性等问题的系统,常规PID控制很难达到控制精度。因此,本文针对中央空调系统将PID和模糊控制相结合,提出了模糊自适应PID控制。模糊控制是用语言归纳操作人员的控制策略,运用语言变量和模糊集合理论形成控制算法的一种控制。模糊控制不需要建立对象的精确数学模型,只要求把现场操作人员的经验和数据总结成比较完善的语言控制规则,因此它能绕过对象的不确定性、
2、不精确性、噪声、非线性、时变性以及时滞等影响。模糊控制系统的鲁棒性强,尤其适用于非线性、时变、滞后的系统的控制。但是传统的模糊自适应PID控制初始参数是人为给定的,不能从系统中自动得到,因此本文的创新点在于在传统模糊自适应PID控制基础之上增加辨识结构和Bang-Bang控制,对传统的模糊自适应PID控制初始值进行优化。然而模糊自适应PID算法不能与现场设备进行直接连接和控制,因此,将模糊自适应PID控制和PLC进行结合,利用两者的优势进行智能控制,使系统达到较为理想的控制效果。1 系统的控制策略利用MATLAB实现模糊自适应PID控制,Step 7进行PLC编程,组态软件WinCC监控,对系
3、统实现智能控制。系统的控制策略为:PLC采集到的实时数据通过数据交换传给MATLAB进行计算处理,再将运算处理的结果传给下位机PLC,由PLC输出模块输出控制信号,实现过程控制,利用WinCC监控实现远距离自动、手动控制。充分发挥3种控制规律的优点,达到较为理想的控制效果。2 中央空调的组成及原理中央空调系统由冷冻水循环系统、冷却水循环系统和制冷剂回路组成,其工作原理如图1所示。(1)冷冻水循环系统冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中,由风机吹送冷风,达到的冷却空气的目的。(2)冷却水循环系统冷却水泵将吸收热量后的冷却水送到冷却塔上,由冷却塔风机对其进行喷淋冷却,与大气进行热交换。冷却后
4、的冷却水被送到冷凝器去吸收制冷剂释放出的热量。(3)制冷剂回路制冷剂回路是中央空调系统的心脏。在蒸发器中,制冷剂和冷冻水发生热量交换,将冷冻水制冷,制冷剂吸收热量后蒸发;在冷凝器中,蒸发后的制冷剂和冷却水发生热量交换,制冷剂释放热量,被冷却循环水带走。3 模糊自适应PID控制器的设计3.1 模糊自适应PID控制系统的设计本文提出的模糊自适应PID控制是在传统模糊自适应PID控制基础之上添加Bang-Bang控制和辨识结构。通过对中央空调系统的分析,设计的模糊控制自适应PID控制器的结构图如图2所示。在系统控制的初始阶段,Bang-Bang控制作为引导控制,辨识结构在该阶段得到的信息对被控对象进
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