基于PLC的轧钢机模糊控制系统的设计.pdf

### 基于PLC的轧钢机模糊控制系统设计的关键知识点 #### 1. 引言：模糊控制理论概述 模糊控制理论作为一种先进的控制技术，近年来得到了快速发展，并且在多个领域展现出广阔的应用前景。尤其在小规模非线性系统的控制方面，模糊控制表现出了独特的优势。模糊控制的核心在于模拟人类的自然语言逻辑进行决策，能够处理不确定性问题，适用于复杂环境下的自动控制任务。 #### 2. 模糊控制算法设计要点 - **输入和输出变量的论域范围及模糊变量子集类型的选择**：这是模糊控制算法设计的基础。例如，在本文档中提到的基于PLC的轧钢机模糊控制系统中，选择电机转速偏差（E）和偏差变化率（Ec）作为输入变量，输出则是调整后的控制信号。 - **确定模糊变量的隶属函数类型**：隶属函数用于描述模糊集合中元素的隶属度。通常选择三角形、梯形或高斯型隶属函数。 - **精确输入和输出变量的模糊化**：将精确的输入值转化为模糊值，以便进行模糊推理。 - **制定模糊控制规则**：根据实际需求制定模糊控制规则库，这是模糊控制算法的核心部分，决定了系统的控制策略。 - **确定模糊推理算法**：常用的模糊推理方法有Mamdani和Sugeno两种类型。 - **模糊输出变量的去模糊化**：将模糊推理的结果转化为实际的控制信号，常见的去模糊化方法有重心法、最大隶属度法等。 #### 3. 二维模糊控制器的特点 文档中的二维模糊控制器是一种典型的模糊控制器，其特点是采用了两个输入变量（偏差E和偏差变化率Ec），这使得控制器能够更精确地捕捉系统的动态特性。二维模糊控制器被视为一种非线性的PD控制器，相比于一维模糊控制器，它能够更好地处理系统的瞬态响应，同时相对于三维模糊控制器而言，计算更加简便，易于理解和实现。 #### 4. 轧钢机模糊控制器的PLC实现 - **PLC的选择**：文档中选择了松下FP1-C40型PLC作为控制核心。该型号的PLC具有24个输入点、16个输出点以及继电器输出等特点，能够满足轧钢机系统的控制需求。 - **系统设计**：系统设计考虑到了电机之间的启动和停止顺序，以及相关的控制逻辑。例如，供水电机必须先于主轴电机启动，而主轴电机启动20秒后送料电机才能启动。这些逻辑通过PLC编程实现，确保了系统的稳定性和安全性。 - **高速处理能力**：PLC具备高速的指令处理和系统处理能力，这对于实时控制非常重要。 - **高级控制功能**：除了基本的逻辑控制外，PLC还支持加、减、乘、除等数学运算，使得系统能够实现更复杂的控制策略。 基于PLC的轧钢机模糊控制系统设计充分利用了模糊控制理论的优势，结合PLC的高速处理能力和高级控制功能，实现了对轧钢机系统的高效、精确控制。这种设计不仅提高了控制精度和工作效率，而且为其他类似工业应用场景提供了参考价值。