摘要:目前,我國(guó)現(xiàn)有很多工業(yè)和民用中小型鍋爐,其中大部分自動(dòng)控制水平很低,存在燃燒不徹底、排煙氧含量偏高、排煙熱損失大等問(wèn)題,直接造成了鍋爐熱效率低下和大量能源的浪費(fèi),同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)很大的污染,所以實(shí)現(xiàn)鍋爐的計(jì)算機(jī)控制具有重要的意義。采用西門(mén)子300PLC為開(kāi)發(fā)平臺(tái),設(shè)計(jì)模糊自整定PID控制器應(yīng)用于工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)克服了鍋爐控制系統(tǒng)的大慣性、非線性等特點(diǎn),并結(jié)合PID控制穩(wěn)態(tài)精度高的特點(diǎn),使控制系統(tǒng)有良好的控制效果。在研究模糊控制與傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合的基礎(chǔ)上,以工業(yè)鍋爐為對(duì)象,設(shè)計(jì)了一套完善、實(shí)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:模糊控制;PID;自整定;鍋爐;PLC

1控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)將鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)作為主要研究?jī)?nèi)容,汽包水位是鍋爐運(yùn)行論文中的一個(gè)重要參數(shù),它體現(xiàn)出鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量和給水量之間的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系,是鍋爐安全運(yùn)行的重要條件。汽包水位高會(huì)使過(guò)熱器的受熱面結(jié)垢而被燒壞;而汽包水位過(guò)低則會(huì)破壞汽水循環(huán),造成水冷壁管供水不足而被燒毀,甚至引起鍋爐爆炸。鍋爐水位自動(dòng)控制的任務(wù)就是控制給水流量,使其適應(yīng)蒸發(fā)量的變化,維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。將模糊控制算法引入該系統(tǒng),利用模糊控制易于實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜對(duì)象控制的特點(diǎn),將有經(jīng)驗(yàn)的操作人員和專家的控制經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于控制過(guò)程,根據(jù)人工控制規(guī)則組織控制決策表,然后由該表決定PID參數(shù)的輸出值,與傳統(tǒng)的PID控制相結(jié)合,根據(jù)鍋爐汽包水位運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的不同狀態(tài)和擾動(dòng),在線實(shí)時(shí)的對(duì)PID參數(shù)整定,使系統(tǒng)運(yùn)行中保持合適的瞬態(tài)參數(shù),易于維持汽包水位在設(shè)定值。針對(duì)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)特點(diǎn),將蒸汽流量作前饋信號(hào)和給水流量作控制信號(hào),設(shè)計(jì)了三沖量控制系統(tǒng)。1.1鍋爐汽包水位的三沖量控制方式。汽包水位采用三沖量控制,將蒸汽流量作為前饋信號(hào),把給水流量作為控制信號(hào),組成汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)。1.2系統(tǒng)硬件配置?？刂破髦饕蒔LC構(gòu)成,采用西門(mén)子300PLC為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。輸入輸出系統(tǒng)采用分布式I/O(ET200M),通過(guò)輸入輸出模塊將現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)送入到PLC控制器。

2模糊自整定PID控制器設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原理。模糊自整定PID控制算法是在PID算法的基礎(chǔ)上,以誤差e和誤差變化量ec作為模糊控制器的輸入量,以滿足不同e和ec對(duì)控制器參數(shù)的不同要求,根據(jù)模糊合成推理設(shè)計(jì)PID參數(shù)的模糊矩陣表。在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中,輸入變量選擇為汽包水位的偏差值。和偏差值的變化量ec,輸出變量選擇為PID參數(shù)的校正值,即△kp,△ki和△kdd。在模糊自整定PID控制器中,采用的是二維模糊控制器。2.2模糊控制器設(shè)計(jì)過(guò)程的四個(gè)步驟2.2.1構(gòu)造系統(tǒng)結(jié)構(gòu),根據(jù)采樣得到的系統(tǒng)輸出值,計(jì)算所選擇的系統(tǒng)的輸入變量。該步驟所完成的工作就是確定模糊控制器的輸入量和輸出量。2.2.2“模糊化”,即實(shí)現(xiàn)輸入量或輸出量的模糊化,通過(guò)量化因子和比例因子將精確量變化的范圍(基本論域)模糊化成在模糊集論域范圍內(nèi)。我們可以把精確量用“正大”“、正中”“、負(fù)中”“、負(fù)小”等模糊語(yǔ)言來(lái)分成數(shù)個(gè)檔。這些檔的大小關(guān)系我們就用在模糊論域上的模糊子集來(lái)表示。而模糊子集的大小就和隸屬函數(shù)有關(guān),隸屬函數(shù)通常采用:三角形隸屬函數(shù)、正態(tài)分布隸屬函數(shù)和梯形隸屬函數(shù)等。不同的隸屬函數(shù)代表著不同的系統(tǒng)特性,我們一般在系統(tǒng)誤差較大時(shí)采用具有低分辨率隸屬函數(shù),而在系統(tǒng)誤差較小時(shí)采用具有高分辨率的隸屬函數(shù)。2.2.3模糊控制表的運(yùn)算合成,有了前兩個(gè)步驟的工作,得到輸入量和輸出量的模糊數(shù),結(jié)合操作經(jīng)驗(yàn)或數(shù)據(jù),我們就可以將輸入量和控制量的模糊數(shù)安排到由一系列的if-then控制規(guī)則組成的集合中,利用這些規(guī)則信息,采用極大極小值合成法或其他合成算法,我們就可以合成得到控制表。該控制表儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中,供程序查詢輸出。2.2.4查詢輸出和輸出量精確化,計(jì)算機(jī)控制程序通過(guò)查詢?cè)摽刂票?即可以找到對(duì)應(yīng)于某模糊數(shù)輸入量的控制量模糊數(shù),再通過(guò)輸出量比例因子將模糊輸出控制量轉(zhuǎn)換成進(jìn)行控制量的精確化輸出,這實(shí)際上是在一個(gè)輸出范圍內(nèi),找到一個(gè)被認(rèn)為最具有代表性的、可直接驅(qū)動(dòng)控制裝置的確切的輸出控制值。2.3模糊自整定PID控制算法在PLC中編程實(shí)現(xiàn)。模糊自整定PID控制算法在西門(mén)子300PLC上采用語(yǔ)句表編程方式編程實(shí)現(xiàn)。采集誤差信號(hào)和誤差變化量信號(hào),將其模糊化到語(yǔ)言變量的論域,采用離線計(jì)算的方式將模糊規(guī)則制成模糊查詢表,通過(guò)在線的方式查詢模糊控制量輸出,最后將PID參數(shù)校正值與基準(zhǔn)值相加,獲得PID參數(shù)瞬時(shí)值,最后進(jìn)行PID運(yùn)算,計(jì)算得控制量到控制對(duì)象執(zhí)行器。在PLC中,使用FB功能塊和DB數(shù)據(jù)塊來(lái)實(shí)現(xiàn)模糊控制算法。首先離線計(jì)算好模糊關(guān)系查詢表,把比例因子值、誤差的上下限值和模糊關(guān)系查詢表R送到DB數(shù)據(jù)塊中存儲(chǔ)起來(lái)。在DB數(shù)據(jù)塊中,模糊關(guān)系R要按傾序排放,即按順序先輸入第一列,再輸入第二列,第三列,然后在FB功能塊中完成計(jì)算查詢表功能。值得注意的是,在這里采用取整將E單點(diǎn)模糊化,然后,由模糊化子集和模糊關(guān)系風(fēng)求出模糊決策。在程序里,這部分使用比較指令和循環(huán)嵌套來(lái)完成。最后,用最大隸屬度法,由模糊決策求出△kp,△ki,△kd,再進(jìn)行PID增量式運(yùn)算得輸出控制量。

3結(jié)論根據(jù)鍋爐控制系統(tǒng)的特點(diǎn),分析了鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的控制任務(wù)及控制目標(biāo),針對(duì)工業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的非線性、大滯后、強(qiáng)耦合、難于控制的工業(yè)鍋爐控制對(duì)象的特點(diǎn),在傳統(tǒng)PID控制器難以達(dá)到理想控制效果的前提下,結(jié)合當(dāng)前發(fā)展比較迅速的模糊控制理論,使用模糊控制理論和PID相結(jié)合的控制器來(lái)改造原有的ID控制方式,結(jié)合PID控制中穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了模糊自整定PID控制器,實(shí)現(xiàn)了PID參數(shù)的在線自整定,使系統(tǒng)保持最優(yōu)的瞬態(tài)參數(shù),使模糊控制與PID控制有機(jī)的結(jié)合起來(lái),易于達(dá)到滿意的控制效果。

參考文獻(xiàn)

摘要:目前,我國(guó)現(xiàn)有很多工業(yè)和民用中小型鍋爐,其中大部分自動(dòng)控制水平很低,存在燃燒不徹底、排煙氧含量偏高、排煙熱損失大等問(wèn)題,直接造成了鍋爐熱效率低下和大量能源的浪費(fèi),同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)很大的污染,所以實(shí)現(xiàn)鍋爐的計(jì)算機(jī)控制具有重要的意義。采用西門(mén)子300PLC為開(kāi)發(fā)平臺(tái),設(shè)計(jì)模糊自整定PID控制器應(yīng)用于工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)克服了鍋爐控制系統(tǒng)的大慣性、非線性等特點(diǎn),并結(jié)合PID控制穩(wěn)態(tài)精度高的特點(diǎn),使控制系統(tǒng)有良好的控制效果。在研究模糊控制與傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合的基礎(chǔ)上,以工業(yè)鍋爐為對(duì)象,設(shè)計(jì)了一套完善、實(shí)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:模糊控制;PID;自整定;鍋爐;PLC

1控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)將鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)作為主要研究?jī)?nèi)容,汽包水位是鍋爐運(yùn)行論文中的一個(gè)重要參數(shù),它體現(xiàn)出鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量和給水量之間的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系,是鍋爐安全運(yùn)行的重要條件。汽包水位高會(huì)使過(guò)熱器的受熱面結(jié)垢而被燒壞;而汽包水位過(guò)低則會(huì)破壞汽水循環(huán),造成水冷壁管供水不足而被燒毀,甚至引起鍋爐爆炸。鍋爐水位自動(dòng)控制的任務(wù)就是控制給水流量,使其適應(yīng)蒸發(fā)量的變化,維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。將模糊控制算法引入該系統(tǒng),利用模糊控制易于實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜對(duì)象控制的特點(diǎn),將有經(jīng)驗(yàn)的操作人員和專家的控制經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于控制過(guò)程,根據(jù)人工控制規(guī)則組織控制決策表,然后由該表決定PID參數(shù)的輸出值,與傳統(tǒng)的PID控制相結(jié)合,根據(jù)鍋爐汽包水位運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的不同狀態(tài)和擾動(dòng),在線實(shí)時(shí)的對(duì)PID參數(shù)整定,使系統(tǒng)運(yùn)行中保持合適的瞬態(tài)參數(shù),易于維持汽包水位在設(shè)定值。針對(duì)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)特點(diǎn),將蒸汽流量作前饋信號(hào)和給水流量作控制信號(hào),設(shè)計(jì)了三沖量控制系統(tǒng)。1.1鍋爐汽包水位的三沖量控制方式。汽包水位采用三沖量控制,將蒸汽流量作為前饋信號(hào),把給水流量作為控制信號(hào),組成汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)。1.2系統(tǒng)硬件配置。控制器主要由PLC構(gòu)成,采用西門(mén)子300PLC為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。輸入輸出系統(tǒng)采用分布式I/O(ET200M),通過(guò)輸入輸出模塊將現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)送入到PLC控制器。

2模糊自整定PID控制器設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原理。模糊自整定PID控制算法是在PID算法的基礎(chǔ)上,以誤差e和誤差變化量ec作為模糊控制器的輸入量,以滿足不同e和ec對(duì)控制器參數(shù)的不同要求,根據(jù)模糊合成推理設(shè)計(jì)PID參數(shù)的模糊矩陣表。在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中,輸入變量選擇為汽包水位的偏差值。和偏差值的變化量ec,輸出變量選擇為PID參數(shù)的校正值,即△kp,△ki和△kdd。在模糊自整定PID控制器中,采用的是二維模糊控制器。2.2模糊控制器設(shè)計(jì)過(guò)程的四個(gè)步驟2.2.1構(gòu)造系統(tǒng)結(jié)構(gòu),根據(jù)采樣得到的系統(tǒng)輸出值,計(jì)算所選擇的系統(tǒng)的輸入變量。該步驟所完成的工作就是確定模糊控制器的輸入量和輸出量。2.2.2“模糊化”,即實(shí)現(xiàn)輸入量或輸出量的模糊化,通過(guò)量化因子和比例因子將精確量變化的范圍(基本論域)模糊化成在模糊集論域范圍內(nèi)。我們可以把精確量用“正大”“、正中”“、負(fù)中”“、負(fù)小”等模糊語(yǔ)言來(lái)分成數(shù)個(gè)檔。這些檔的大小關(guān)系我們就用在模糊論域上的模糊子集來(lái)表示。而模糊子集的大小就和隸屬函數(shù)有關(guān),隸屬函數(shù)通常采用:三角形隸屬函數(shù)、正態(tài)分布隸屬函數(shù)和梯形隸屬函數(shù)等。不同的隸屬函數(shù)代表著不同的系統(tǒng)特性,我們一般在系統(tǒng)誤差較大時(shí)采用具有低分辨率隸屬函數(shù),而在系統(tǒng)誤差較小時(shí)采用具有高分辨率的隸屬函數(shù)。2.2.3模糊控制表的運(yùn)算合成,有了前兩個(gè)步驟的工作,得到輸入量和輸出量的模糊數(shù),結(jié)合操作經(jīng)驗(yàn)或數(shù)據(jù),我們就可以將輸入量和控制量的模糊數(shù)安排到由一系列的if-then控制規(guī)則組成的集合中,利用這些規(guī)則信息,采用極大極小值合成法或其他合成算法,我們就可以合成得到控制表。該控制表儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中,供程序查詢輸出。2.2.4查詢輸出和輸出量精確化,計(jì)算機(jī)控制程序通過(guò)查詢?cè)摽刂票?即可以找到對(duì)應(yīng)于某模糊數(shù)輸入量的控制量模糊數(shù),再通過(guò)輸出量比例因子將模糊輸出控制量轉(zhuǎn)換成進(jìn)行控制量的精確化輸出,這實(shí)際上是在一個(gè)輸出范圍內(nèi),找到一個(gè)被認(rèn)為最具有代表性的、可直接驅(qū)動(dòng)控制裝置的確切的輸出控制值。2.3模糊自整定PID控制算法在PLC中編程實(shí)現(xiàn)。模糊自整定PID控制算法在西門(mén)子300PLC上采用語(yǔ)句表編程方式編程實(shí)現(xiàn)。采集誤差信號(hào)和誤差變化量信號(hào),將其模糊化到語(yǔ)言變量的論域,采用離線計(jì)算的方式將模糊規(guī)則制成模糊查詢表,通過(guò)在線的方式查詢模糊控制量輸出,最后將PID參數(shù)校正值與基準(zhǔn)值相加,獲得PID參數(shù)瞬時(shí)值,最后進(jìn)行PID運(yùn)算,計(jì)算得控制量到控制對(duì)象執(zhí)行器。在PLC中,使用FB功能塊和DB數(shù)據(jù)塊來(lái)實(shí)現(xiàn)模糊控制算法。首先離線計(jì)算好模糊關(guān)系查詢表,把比例因子值、誤差的上下限值和模糊關(guān)系查詢表R送到DB數(shù)據(jù)塊中存儲(chǔ)起來(lái)。在DB數(shù)據(jù)塊中,模糊關(guān)系R要按傾序排放,即按順序先輸入第一列,再輸入第二列,第三列,然后在FB功能塊中完成計(jì)算查詢表功能。值得注意的是,在這里采用取整將E單點(diǎn)模糊化,然后,由模糊化子集和模糊關(guān)系風(fēng)求出模糊決策。在程序里,這部分使用比較指令和循環(huán)嵌套來(lái)完成。最后,用最大隸屬度法,由模糊決策求出△kp,△ki,△kd,再進(jìn)行PID增量式運(yùn)算得輸出控制量。

3結(jié)論根據(jù)鍋爐控制系統(tǒng)的特點(diǎn),分析了鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的控制任務(wù)及控制目標(biāo),針對(duì)工業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的非線性、大滯后、強(qiáng)耦合、難于控制的工業(yè)鍋爐控制對(duì)象的特點(diǎn),在傳統(tǒng)PID控制器難以達(dá)到理想控制效果的前提下,結(jié)合當(dāng)前發(fā)展比較迅速的模糊控制理論,使用模糊控制理論和PID相結(jié)合的控制器來(lái)改造原有的ID控制方式,結(jié)合PID控制中穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了模糊自整定PID控制器,實(shí)現(xiàn)了PID參數(shù)的在線自整定,使系統(tǒng)保持最優(yōu)的瞬態(tài)參數(shù),使模糊控制與PID控制有機(jī)的結(jié)合起來(lái),易于達(dá)到滿意的控制效果。

參考文獻(xiàn)

摘要：本文研究在研究"MWC卷煙平均重量控制系統(tǒng)"的總體方案，闡述了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)；并且通過(guò)模糊自動(dòng)控制原理的分析和模糊控制器的設(shè)計(jì)，將模糊控制應(yīng)用于煙重控制系統(tǒng)中，并針對(duì)卷煙機(jī)的卷煙平均重量自動(dòng)控制。文中用于控制煙重的新的模糊控制算法，可作為一種通用的控制算法。算法涉及模糊控制器的輸入／輸出?？刂破饔闷骄亓康钠詈妥兓蕘?lái)維持一個(gè)恒定的輸出煙重。

關(guān)鍵詞：平均重量控制器、模糊控制、自調(diào)整算法

【"MWC計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)"簡(jiǎn)介】

新型"煙棒生產(chǎn)線實(shí)時(shí)重量檢測(cè)控制系統(tǒng)"是南京智能技術(shù)研究所和本文作者聯(lián)合研究設(shè)計(jì)、協(xié)作研制開(kāi)發(fā)的一個(gè)科研項(xiàng)目。它是卷煙生產(chǎn)流水線的核心設(shè)施，能用于生產(chǎn)中進(jìn)行性能測(cè)試、成品質(zhì)量抽撿、采集和處理數(shù)據(jù)、控制生產(chǎn)等工作的配套綜合系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用、微機(jī)化數(shù)字儀表的研制以及先進(jìn)的模糊控制技術(shù)的應(yīng)用，必將使該系統(tǒng)能在實(shí)用、可靠的基礎(chǔ)上，同時(shí)具備性能優(yōu)越、技術(shù)先進(jìn)、操作靈活、維護(hù)方便等特點(diǎn)，它也應(yīng)當(dāng)成為新型卷煙生產(chǎn)流水線的最佳選擇。

在卷煙平均重量集散微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，采用了先進(jìn)的模糊控制器作為卷煙平均重量控制器，該控制器在響應(yīng)快、超調(diào)小、對(duì)參數(shù)變化不敏感等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)控制的控制效果。本系統(tǒng)中對(duì)于煙重等環(huán)節(jié)所采用的先進(jìn)的模糊控制方法，將把卷煙平均重量測(cè)控系統(tǒng)推向新的高度。

§1MWC模糊控制器總述（實(shí)用的模糊微機(jī)控制系統(tǒng)）

摘要：針對(duì)目前煤礦井下排水系統(tǒng)存在自動(dòng)化程度低、設(shè)備運(yùn)行能耗大、水泵啟停頻繁的問(wèn)題，對(duì)礦井自動(dòng)排水系統(tǒng)和控制策略進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了正壓給水方式下以PLC控制為主、三維模糊控制為輔的煤礦排水系統(tǒng)，同時(shí)介紹了系統(tǒng)硬件組成以及三維模糊控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程。在MATLAB中建立模型仿真驗(yàn)證了三維模糊控制器的響應(yīng)速度優(yōu)于二維模糊控制器。井下試驗(yàn)結(jié)果表明，使用新的控制策略后，水位變化呈現(xiàn)更加理想的W形，水泵啟停次數(shù)較改進(jìn)前也有所減少，在節(jié)約電能的同時(shí)延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。

關(guān)鍵詞：礦井排水；自動(dòng)控制；控制策略；正壓給水

礦井排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中十分重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的以繼電器控制、用人工檢測(cè)水倉(cāng)水位及設(shè)備運(yùn)行狀況的方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求。近年來(lái)，關(guān)于自動(dòng)化煤礦排水系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得很大進(jìn)展。自動(dòng)化程度較高的排水系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)井下水倉(cāng)水位和涌水速率，并以此確定開(kāi)啟幾臺(tái)水泵進(jìn)行排水；根據(jù)水泵運(yùn)行效率、當(dāng)前電價(jià)計(jì)費(fèi)時(shí)段，確定開(kāi)啟哪臺(tái)水泵同時(shí)記錄這臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間。因?yàn)榕潘到y(tǒng)非線性、時(shí)變的特性，所以很難通過(guò)建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型達(dá)到控制要求。與傳統(tǒng)控制不同，模糊控制不需要知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型就可以做出控制決策。目前，控制系統(tǒng)中二維模糊控制器的使用最為廣泛。由于二維模糊控制在消除穩(wěn)態(tài)誤差方面存在一定限制，所以控制性能相對(duì)較差。相比于二維模糊控制，三維模糊控制增加了變量輸入，細(xì)化了模糊控制規(guī)則，能夠更好地反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。本文使用三維模糊控制方法對(duì)礦井排水策略進(jìn)行研究。

1礦井排水控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

（1）系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)以西門(mén)子S7-1200PLC為核心控制器，結(jié)合液位、溫度、流量、壓力、真空度等傳感器，對(duì)整體泵房?jī)?nèi)各種設(shè)備的參數(shù)如水位、水泵和管路進(jìn)出口壓力、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。PLC對(duì)采集的水位、涌水速度及各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算處理，根據(jù)實(shí)際工況將控制指令傳送至電動(dòng)閥門(mén)和水泵開(kāi)關(guān)，控制相應(yīng)水泵的啟停、排水管路切換。排水系統(tǒng)采用正壓給水的方式進(jìn)行排水，即在主排水泵前端串聯(lián)1臺(tái)等流量低揚(yáng)程的潛水泵給主排水泵提供正向壓力水，串聯(lián)后水泵組的流量不變，總揚(yáng)程提高。理論上，當(dāng)泵的必須蝕余量遠(yuǎn)小于泵的有效汽蝕余量時(shí)，水泵不會(huì)發(fā)生汽蝕，所以泵組啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)潛水泵，待水流穩(wěn)定后，再啟動(dòng)主排水泵。這樣，礦井水在進(jìn)入主排水泵之前就具有了一定的壓力，從汽蝕產(chǎn)生原理上改善了主泵的汽蝕，延長(zhǎng)水泵的壽命。（2）系統(tǒng)硬件控制系統(tǒng)硬件選擇是非常重要的，它不僅影響系統(tǒng)檢測(cè)精度，還影響系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。排水系統(tǒng)的硬件主要由礦用隔爆兼本安型PLC控制箱、礦用本安型溫度、壓力、液位、流量傳感器、電動(dòng)閘閥等設(shè)備構(gòu)成?？删幊炭刂破鬟x擇S7-1200，CPU模塊選擇1241C。控制系統(tǒng)能夠同時(shí)采集開(kāi)關(guān)量和模擬量信息，把采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸給監(jiān)控上位機(jī)，同時(shí)按照監(jiān)控中心輸送來(lái)的控制命令，以開(kāi)關(guān)量的形式控制水泵的運(yùn)行工作?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2三維模糊控制策略

[論文關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)自動(dòng)化智能技術(shù)

[論文摘要]簡(jiǎn)單回顧模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制、線性最優(yōu)控制、綜合智能控制等典型智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的運(yùn)用。

電力系統(tǒng)是一個(gè)巨維數(shù)的典型動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)，它具有強(qiáng)非線性、時(shí)變性且參數(shù)不確切可知，并含有大量未建模動(dòng)態(tài)部分。電力系統(tǒng)地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等等復(fù)雜的物理特性，對(duì)這樣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效控制是極為困難的。另一方面，由于公眾對(duì)新建高壓線路的不滿情緒日益增加，線路造價(jià)，特別是走廊使用權(quán)的費(fèi)用日益昂貴等客觀條件的限制，以及電力網(wǎng)的不斷增大，使得人們對(duì)電力系統(tǒng)的控制提出了越來(lái)越高的要求。正是由于電力系統(tǒng)具有這樣的特征，一些先進(jìn)的控制手段不斷地引入電力系統(tǒng)。本文回顧了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制、線性最優(yōu)控制、綜合智能控制等五種典型智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用。

一、模糊控制

模糊方法使控制十分簡(jiǎn)單而易于掌握，所以在家用電器中也顯示出優(yōu)越性。建立模型來(lái)實(shí)現(xiàn)控制是現(xiàn)代比較先進(jìn)的方法，但建立常規(guī)的數(shù)學(xué)模型，有時(shí)十分困難，而建立模糊關(guān)系模型十分簡(jiǎn)易，實(shí)踐證明它有巨大的優(yōu)越性。模糊控制理論的應(yīng)用非常廣泛。例如我們?nèi)粘Ｋ玫碾姛釥t、電風(fēng)扇等電器。這里介紹斯洛文尼亞學(xué)者用模糊邏輯控制器改進(jìn)常規(guī)恒溫器的例子。電熱爐一般用恒溫器（thermostat）來(lái)保持幾擋溫度，以供烹飪者選用，如60，80，100，140℃。斯洛文尼亞現(xiàn)有的恒溫器在100℃以下的靈敏度為±7℃，即控制器對(duì)±7℃以內(nèi)的溫度變化不反應(yīng)；在100℃以上，靈敏度為±15℃。因此在實(shí)際應(yīng)用中，有兩個(gè)問(wèn)題：①冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)越過(guò)恒溫值的躍升現(xiàn)象；②在恒溫應(yīng)用中有圍繞恒溫?cái)[動(dòng)振蕩的問(wèn)題。改用模糊控制器后，這些現(xiàn)象基本上都沒(méi)有了。模糊控制的方法很簡(jiǎn)單，輸入量為溫度及溫度變化兩個(gè)語(yǔ)言變量。每個(gè)語(yǔ)言的論域用5組語(yǔ)言變量互相跨接來(lái)描述。因此輸出量可以用一張二維的查詢表來(lái)表示，即5×5=25條規(guī)則，每條規(guī)則為一個(gè)輸出量，即控制量。應(yīng)用這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的模糊控制器后，冷態(tài)加熱時(shí)躍升超過(guò)恒溫值的現(xiàn)象消失了，熱態(tài)中圍繞恒溫值的擺動(dòng)也沒(méi)有了，還得到了節(jié)電的效果。在熱態(tài)控制保持100℃的情況下，33min內(nèi)，若用恒溫器則耗電0.1530kW·h，若用模糊邏輯控制，則耗電0.1285kW·h，節(jié)電約16.3%，是一個(gè)不小的數(shù)目。在冷態(tài)加熱情況下，若用恒溫器加熱，則能很快到達(dá)100℃，只耗電0.2144kW·h，若用模糊邏輯控制，達(dá)到100℃時(shí)需耗電0.2425kW·h。但恒溫器振蕩穩(wěn)定到100℃的過(guò)程，耗電0.1719kW·h，而模糊邏輯控制略有微小的擺動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定值只耗電0.083kW·h。總計(jì)達(dá)100℃恒溫的耗電量，恒溫器需用0.3863kW·h，模糊邏輯控制需用0.3555kW·h，節(jié)電約15.7%。

二、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

1輪轂電機(jī)HEV

1.1基本結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以傳統(tǒng)前置前驅(qū)車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)在后輪引入2個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的輪轂電機(jī)，構(gòu)成了整車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)雙動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力布置形式。

1.2工作模式

車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，整車(chē)控制器根據(jù)當(dāng)前車(chē)輛轉(zhuǎn)矩需求、動(dòng)力電池組SOC等狀態(tài)信息，合理確定發(fā)電機(jī)、輪轂電機(jī)的工作狀態(tài)，從而可以使輪轂電機(jī)HEV工作在不同的工作模式。

2模糊控制器設(shè)計(jì)

通過(guò)分析與研究，得出產(chǎn)品的感性意象詞匯、造型設(shè)計(jì)要素以及感性評(píng)價(jià)矩陣，并對(duì)模糊邏輯進(jìn)行有效的利用，使相關(guān)的感性評(píng)價(jià)尺度向工學(xué)尺度進(jìn)行一定程度的轉(zhuǎn)化，這樣一來(lái)，就能夠?qū)Ξa(chǎn)品造型設(shè)計(jì)要素與感性意向之間的關(guān)系進(jìn)行有效的建立。

產(chǎn)品感性意象與造型設(shè)計(jì)要素分析

對(duì)于產(chǎn)品感性意向設(shè)計(jì)而言，它首先是要建立在人的感知基礎(chǔ)之上，然后再以造型基礎(chǔ)為對(duì)象，對(duì)非理性的感性意向信息進(jìn)行一定程度上的量化，并在此前提之下對(duì)相關(guān)概念進(jìn)行設(shè)計(jì)。而在產(chǎn)品感性意向的設(shè)計(jì)當(dāng)中，它所涉及的要素相對(duì)較多。因此為了對(duì)研究提供便利，在本文的研究中消除了色彩因素。根據(jù)我們的研究與分析，首先對(duì)折疊自行車(chē)的感性詞匯進(jìn)行了一定程度上的確定，主要為如下感性詞匯：簡(jiǎn)潔的、精致的、高貴的、時(shí)尚的、有趣的、輕便的、休閑的、人性化的、實(shí)用的等。在本文的研究中，主要選擇“優(yōu)美的”進(jìn)行分析。

確定設(shè)計(jì)要素要想對(duì)要素進(jìn)行有效的確定，首先需要對(duì)相關(guān)的圖片進(jìn)行搜集與整理，并在其中優(yōu)化選擇出15個(gè)進(jìn)行具體研究，而另外的三個(gè)則被作為測(cè)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行一定程度的模糊邏輯模型測(cè)驗(yàn)。一般情況下，在一輛完整的折疊自行車(chē)之中，包含了1000余個(gè)零件，根據(jù)零件的類(lèi)型對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，一共可以分為25類(lèi)部件，然后再對(duì)形態(tài)分析法進(jìn)行有效的利用，對(duì)這35個(gè)部件進(jìn)行相應(yīng)的形態(tài)分解，根據(jù)分解，原先的25個(gè)部件被劃分為8個(gè)造型設(shè)計(jì)要素，這8個(gè)造型設(shè)計(jì)要素分別是車(chē)架、車(chē)把、中軸、鞍座、衣架、擋泥板、車(chē)輪、鏈條傳動(dòng)形式等。

評(píng)價(jià)感性意向首先，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)查問(wèn)卷的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)七階李克特量表進(jìn)行了一定程度上的利用，該量表要求被試對(duì)某一敘述，在七階的評(píng)價(jià)尺度中進(jìn)行選擇，尺度一表示的主要是非常不同意，而尺度四則表示的是普通。對(duì)于尺度七而言，它表示的主要是非常同意。在調(diào)查問(wèn)卷設(shè)計(jì)完成之后，對(duì)20位被試進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)相關(guān)的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行有效的記錄與整理，最終得到感性評(píng)價(jià)矩陣，具體見(jiàn)表2所示：

產(chǎn)品感性意象設(shè)計(jì)的模糊邏輯實(shí)現(xiàn)

1車(chē)輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工作方式

1.1總體結(jié)構(gòu)及功能分析

1.1.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

車(chē)輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)是由多個(gè)不同的功能模塊所組成的，主要模塊包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與綜合信息處理模塊、智能模糊控制器、顯示與報(bào)警模塊、匹配控制模塊和緊急情況處理模塊；除此之外，還包括各種傳感器以及I/O電路等。

1.1.2功能分析

首先對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和信息處理來(lái)說(shuō)，其主要是用于對(duì)車(chē)輛的前方、左右兩側(cè)以及后方存在的障礙物進(jìn)行檢測(cè)，并同時(shí)對(duì)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合處理。另外，顯示與報(bào)警模塊組成主要包括周邊環(huán)境液晶顯示模塊、燈光報(bào)警模塊以及語(yǔ)音報(bào)警模塊。其次，作為車(chē)輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)的關(guān)鍵及核心部分，控制與決策上位機(jī)主要是用來(lái)進(jìn)行車(chē)輛工況參數(shù)信息的采集以及車(chē)距信息的接受，隨后通過(guò)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)下位機(jī)傳送來(lái)的各項(xiàng)車(chē)距信息進(jìn)行判斷和決策，最后提示出相應(yīng)的控制指令。最后，周邊環(huán)境液晶顯示模塊具有對(duì)車(chē)輛周邊情況進(jìn)行綜合顯示的功能，在緊急狀況下，語(yǔ)音報(bào)警模塊能夠利用語(yǔ)音提醒功能來(lái)提示駕駛員，以便讓駕駛員積極采取措施處理當(dāng)前危急情況。燈光報(bào)警模塊一般是利用不同顏色的指示燈來(lái)發(fā)揮其對(duì)車(chē)輛所處位置及安全性進(jìn)行提醒的作用。緊急事件處理模塊的主要功能是在危急情況下依靠對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)、制動(dòng)以及專項(xiàng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，從而自動(dòng)采取相應(yīng)的緊急避讓措施，以此確保車(chē)輛的行車(chē)安全。匹配控制模塊主要是在安全系統(tǒng)正常狀態(tài)下，和車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的集中控制裝置進(jìn)行適應(yīng)性匹配控制，進(jìn)一步對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性實(shí)施優(yōu)化處理。在應(yīng)對(duì)當(dāng)前緊急情況時(shí)，能夠有效確保傳動(dòng)裝置以及發(fā)動(dòng)機(jī)快速響應(yīng)、制動(dòng)的作用，并盡可能地確保行車(chē)舒適性要求，與此同時(shí)，依靠車(chē)速傳感器等設(shè)備向模糊控制其傳遞響應(yīng)的車(chē)輛實(shí)況信息，從而便于其對(duì)車(chē)速以及節(jié)氣門(mén)位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

摘要：本文論述了人工智能在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展概況。其中主要包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法的應(yīng)用特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)等

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模糊神經(jīng)元控制自適應(yīng)控制

一、引言

人工智能控制技術(shù)一直沒(méi)能取代古典控制方法。但隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，控制器設(shè)計(jì)的常規(guī)技術(shù)正逐漸被廣泛使用的人工智能軟件技術(shù)(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等)所替代。這些方法的共同特點(diǎn)是：都需要不同數(shù)量和類(lèi)型的必須的描述系統(tǒng)和特性的“apriori”知識(shí)。由于這些方法具有很多優(yōu)勢(shì)，因此工業(yè)界強(qiáng)烈希望開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)使用這些方法的系統(tǒng)，但又希望該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異。

由于控制簡(jiǎn)單，直流傳動(dòng)在過(guò)去得到了廣泛的使用。但由于它們眾所周知的限制以及DSP技術(shù)的進(jìn)步，直流傳動(dòng)正逐漸被高性能的交流傳動(dòng)所取代。但最近，許多廠商也推出了一些改進(jìn)的直流驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，但都沒(méi)有使用人工智能技術(shù)。具信使用人工智能的直流傳動(dòng)技術(shù)能得到進(jìn)一步的提高。

高性能的交流傳動(dòng)瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩的控制性能類(lèi)似于他勵(lì)直流電機(jī)的控制性能?，F(xiàn)有兩種高性能交流傳動(dòng)的控制方法：矢量控制(VC)和直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)。矢量控制是德國(guó)的研究人員在二十多年前提出的，現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，并已廣泛應(yīng)用，很多生產(chǎn)廠商都推出了他們的矢量控制交流傳動(dòng)產(chǎn)品，最近又大量推出了無(wú)速度傳感器的矢量控制產(chǎn)品。盡管在高性能驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品中使用AI技術(shù)會(huì)極大地提高產(chǎn)品的性能，可是到目前為止只有兩個(gè)廠家在他們的產(chǎn)品中使用了人工智能(AI)控制器；直接轉(zhuǎn)矩控制是大約在十五年前由德國(guó)和日本的研究人員提出的，在過(guò)去十年中得到大量的研究，現(xiàn)在ABB公司已向市場(chǎng)推出了直接轉(zhuǎn)矩控制的傳動(dòng)產(chǎn)品，使得人們對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制的研究興趣增加，將來(lái)在直接轉(zhuǎn)矩控制中將會(huì)用到人工智能技術(shù)，并將完全地不需要常規(guī)的電機(jī)數(shù)學(xué)模型了。

摘要:本文主要介紹了智能控制技術(shù)的主要方法,并介紹了智能控制在各行各業(yè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵字:自動(dòng)化智能控制應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展,許多新方法和技術(shù)進(jìn)入工程化、產(chǎn)品化階段,這對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)提出獷新的挑戰(zhàn),促進(jìn)了智能理論在控制技術(shù)中的應(yīng)用,以解決用傳統(tǒng)的方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題。

一、智能控制的主要方法

智能控制技術(shù)的主要方法有模糊控制、基于知識(shí)的專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和集成智能控制等,以及常用優(yōu)化算法有:遺傳算法、蟻群算法、免疫算法等。

2.1模糊控制