论文部分内容阅读
在集成有先进控制算法的直流驱动装置还没有大批量生产的情况下,本文将模糊控制理论引入直流调速系统,用模糊自整定PID控制器代替传统的固定参数PID控制器,将模糊控制与PID控制结合实现复合控制,最终在西门子S7-300系列PLC中用SCL语言实现,充分结合了PID控制和模糊控制各自的优点,扬长避短,满足了工业控制中对转速精度的高要求,提高了直流调速系统的快速性和鲁棒性,同时也保持了PID控制稳态精度高的优点。论文首先对控制对象直流电机及其驱动单元建立了完整的数学模型,并结合MATLAB/Simulink的仿真工具,对直流调速系统中的传统PID控制策略、模糊自整定PID控制策略相对于负载扰动、电机参数改变、电网电压变化时的系统控制性能进行仿真、对比研究。通过对仿真结果进行比较,模糊自整定PID控制器的性能良好,具有良好的动态性能和稳态新能,并具有更强的抗干扰能力,对控制系统参数变化也表现出了更强的适应能力。经过软件仿真之后,选择以直流电机作为实际控制对象,对直流电机调速系统进行了硬件系统设计和软件系统实现,并进行实际运行测试。系统中使用西门子S7-300PLC作为控制核心,西门子的6RA70作为直流电机的驱动装置,上位机选用工控计算机,构成了整个系统的硬件平台。在S7-300PLC中利用SCL语言编写控制程序,实现模糊自整定PID控制,并对模糊自整定PID进行了优化,使其能够在线自校正P参数的量化因子。经过实际测试,直流电机控制系统的实际控制结果与仿真结果相吻合,模糊自整定PID控制策略与传统PID控制策略,在启动过程、负载突变、电网电压波动、控制对象参数偏移几种情况下相比较,模糊自整定PID控制超调量约为传统PID控制时的四分之一,调节时间约为约为传统PID控制时的一半,这显示了模糊自整定PID控制具有更好的动、静态特性和抗干扰能力,同时也保持了PID控制稳态精度高的优点,提高了控制效果。