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基于PLC的中央空调模糊自适应PID监控系统
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2020-10-18
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针对中央空调系统存在非线性、不确定性和干扰性等问题,提出了利用MATLAB实现模糊自适应PID控制,并对系统进行了编程仿真实验。仿真结果表明,将该方法应用在中央空调系统中是可行的,但是MATLAB不能与现场设备进行直接数据通信。因此将MATLAB和PLC控制相结合,利用OPC技术实现MATLAB和PLC之间的动态数据交换,达到智能控制的目的。
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基于基于PLC的中央空调模糊自适应的中央空调模糊自适应PID监控系统监控系统
针对中央空调系统存在非线性、不确定性和干扰性等问题,提出了利用MATLAB实现模糊自适应PID控制,并对
系统进行了编程仿真实验。仿真结果表明,将该方法应用在中央空调系统中是可行的,但是MATLAB不能与现
场设备进行直接数据通信。因此将MATLAB和PLC控制相结合,利用OPC技术实现MATLAB和PLC之间的动态
数据交换,达到智能控制的目的。
摘摘 要:要: 针对
关键词:关键词: 中央空调系统;模糊自适应PID控制;PLC;OPC;智能控制
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[1],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、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[2]。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[3],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[4]。
(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 模糊自适应模糊自适应PID控制器的设计控制器的设计
3.1 模糊自适应模糊自适应PID控制系统的设计控制系统的设计
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。
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weixin_38657102
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