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1、2010年9月天水師范學(xué)院學(xué)報(bào)Sep.，2010第30卷第5期JournalofTianshuiNormalUniversityVol.30No.5模糊控制技術(shù)在雙容水箱液位控制中的應(yīng)用研究王維榮（甘肅省天水市科學(xué)技術(shù)局生產(chǎn)力促進(jìn)中心，甘肅天水741000）摘要：通過(guò)建立系統(tǒng)的組態(tài)工程和開(kāi)發(fā)組態(tài)畫(huà)面，根據(jù)模糊PID控制規(guī)則編制MCGS模糊控制腳本程序，將模糊控制方法應(yīng)用到雙容水箱液位控制系統(tǒng)，并通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)曲線顯示結(jié)果驗(yàn)證了算法的控制效果.結(jié)果表明，模糊PID控制器的設(shè)計(jì)方案是成功的，液位控制系統(tǒng)不僅具有良好的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)，而且具有較強(qiáng)參數(shù)時(shí)變的
2、適應(yīng)能力.關(guān)鍵詞：模糊PID控制；雙容水箱；組態(tài)軟件中圖分類號(hào)：TP273.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-1351（2010）05-0122-04雙容水箱液位的控制作為過(guò)程控制的典型代本研究采用天煌實(shí)業(yè)公司的THJ-3型高級(jí)過(guò)程表，是眾多過(guò)程控制學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一.隨著智控制裝置，通過(guò)自行配置和模塊裁減，構(gòu)建了適合能控制理論和技術(shù)的飛速發(fā)展，許多學(xué)者將模糊控項(xiàng)目研究的系統(tǒng).THJ-3型高級(jí)過(guò)程控制裝置是一制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用于大時(shí)滯控制系統(tǒng)套結(jié)合了當(dāng)今工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，集自動(dòng)化儀表技術(shù)、中.［1-2］侯濤等利用常規(guī)模糊控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙容計(jì)
3、算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線水箱液位的控制[3]技術(shù)為一體的多功能實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括流量、溫度、，并提出了神經(jīng)PID控制在雙容水箱液位控制中的應(yīng)用方法[4]液位、壓力等熱工參數(shù)，為復(fù)雜控制系統(tǒng)、先進(jìn)控，楊虹蓁等研究了模糊PID控制方法在純滯后系統(tǒng)的應(yīng)用.[5]本研究采用制系統(tǒng)提供了一個(gè)物理模擬對(duì)象和實(shí)驗(yàn)平臺(tái).系統(tǒng)天煌實(shí)業(yè)公司的THJ-3型高級(jí)過(guò)程控制裝置，在設(shè)被控對(duì)象由水箱、鍋爐和盤(pán)管三大部分組成，并提計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、合理選擇硬件的基礎(chǔ)上，以雙容水箱供了兩路供水系統(tǒng)；上、中、下水箱可以組合成一滯后系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究了模糊PID控制在雙容階
4、、二階、三階等回路液位控制系統(tǒng)；鍋爐有內(nèi)膽水箱液位控制中的應(yīng)用.加熱層和夾套冷卻層組成，提供了典型的溫度控制；盤(pán)管長(zhǎng)37m，提供了一個(gè)大滯后環(huán)節(jié)，可以進(jìn)1雙容水箱液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成行復(fù)雜滯后系統(tǒng)的研究.整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有多變量、非線性、大滯后的特點(diǎn).模擬對(duì)象中的檢測(cè)裝置主1.1系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)要有壓力傳感變送器、溫度傳感器和流量傳感變送根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性和控制目標(biāo)的精度等特器.整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)航空插頭以總線的形式連接到控殊要求設(shè)計(jì)性能良好的控制器，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用制平臺(tái)以減小干擾.性價(jià)比較高的SCADA系統(tǒng)，系統(tǒng)總體構(gòu)成為“研1.2系統(tǒng)硬件的組成究
5、平臺(tái)+研究對(duì)象”的結(jié)構(gòu)，如圖1所示.系統(tǒng)硬件主要由上位機(jī)、測(cè)控單元和通訊網(wǎng)絡(luò)組成.上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)智能控制算法和系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控；測(cè)控單元通過(guò)接收上位機(jī)的算法和指令來(lái)控制對(duì)象，同時(shí)將檢測(cè)到的信號(hào)上傳，這樣的硬件體系有最小的硬件支持便可滿足研究要求.控制系統(tǒng)的上位控制機(jī)采用研華IPC610H工控機(jī)，4U高14槽機(jī)架安裝工業(yè)電腦機(jī)箱，此機(jī)箱包括一個(gè)通用14槽無(wú)源底板、帶PFC（功率因數(shù)補(bǔ)償）電源的高效300WATX和易于維護(hù)的雙冷卻風(fēng)圖1雙容水箱液位控制系統(tǒng)模糊控制研究平臺(tái)結(jié)構(gòu)收稿日期：2010-09-20作者簡(jiǎn)介：王維榮(19
6、68-)，男，甘肅甘谷人，甘肅省天水市科技局生產(chǎn)力促進(jìn)中心工程師，碩士.122扇.機(jī)箱前面板上的系統(tǒng)狀態(tài)LED指示燈可顯示電處理.設(shè)備的基本屬性重要是設(shè)置設(shè)備的初始工作源、硬盤(pán)和系統(tǒng)電壓的運(yùn)行情況.帶有兩個(gè)高CFM狀態(tài)、最小采集周期、設(shè)備地址、數(shù)據(jù)格式、是否風(fēng)扇的先進(jìn)冷卻系統(tǒng)能夠提供充足的氣流來(lái)冷卻系校驗(yàn)以及輸入范圍等.7017的基本屬性設(shè)置如圖4統(tǒng)的主要部件.前端接線的USB和PS/2鍵盤(pán)I/O接口所示.設(shè)備的通道連接和設(shè)備調(diào)試屬性指出了設(shè)備可以連接各種外部設(shè)備，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、備份通道所用到的數(shù)據(jù)對(duì)象，數(shù)據(jù)處理可以選擇為濾和輸入.波、開(kāi)方、
7、多項(xiàng)式以及自定義查表等各種處理方式.系統(tǒng)檢測(cè)單元包括液位檢測(cè)裝置、溫度檢測(cè)裝置和流量檢測(cè)裝置，系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、磁力驅(qū)動(dòng)泵、電磁閥和電加熱管組成，信號(hào)通道主要由8通道模擬量輸入模塊IPC7017、4通道模擬量輸出模塊IPC7024和3路熱電阻輸入模塊IPC7033組成.2系統(tǒng)組態(tài)工程的建立2.1組態(tài)軟件及技術(shù)MCGS生成的用戶系統(tǒng)，主要由主控窗口、設(shè)圖4MCGS設(shè)備屬性設(shè)置窗口備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部需要注意的是，在對(duì)設(shè)備基本屬性設(shè)置時(shí)，要分構(gòu)成，MCGS的典型結(jié)構(gòu)如圖2所示.考慮設(shè)備最小采樣周期的大小，一般在設(shè)
8、計(jì)時(shí)要和0123系統(tǒng)運(yùn)行的循環(huán)時(shí)間能夠配合.本研究最小采樣周期和循環(huán)時(shí)間均設(shè)置為200ms～1000ms，構(gòu)建的實(shí)
