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高爐鼓風(fēng)機(jī)防喘振模糊PID控制算法

作者: 時(shí)間:2014-01-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

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以鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的偏差e及其變化△e為特征變量,e(k)表示風(fēng)壓離散化的偏差值,e(k-1)、e(k-2)分別表示前一個(gè)和前兩個(gè)采樣時(shí)刻的偏差值,則
△e(k)=e(k)-e(k-1);
△e(k-1)=e(k-1)-e(k-2)
控制系統(tǒng)中,采用產(chǎn)生式規(guī)則描述過程的因果關(guān)系,并帶有調(diào)整參數(shù)的控制規(guī)則,來建立控制規(guī)則集,即:“IF A AND B THEN C”。控制系統(tǒng)共有7條推理規(guī)則:
1)IF e(k)≥Nmax THEN閥全開;
2)IF e(k)≤Nmin THEN防喘振閥全閉;
3)IF e(k)*△e(k)>0 AND e(k)≥Ma THEN對(duì)防喘振閥進(jìn)行較強(qiáng)的PID控制。參數(shù)為:P1、I1、D1;
4)IF e(k)*△e(k)>0 AND e(k)≤Ma THEN對(duì)防喘振閥進(jìn)行適當(dāng)?shù)腜ID控制。參數(shù)為:P2、I2、D2;
5)IF e(k)*△e(k)0 AND e(k)*△e(k-1)>0 THEN對(duì)防喘振閥進(jìn)行較弱的PID控制。參數(shù)為:P3、I3、D3;
6)IF e(k)*△e(k)0 AND e(k)*△e(k-1)0 THEN對(duì)防喘振閥進(jìn)行較強(qiáng)的PID控制。參數(shù)為:P4;
7)IF e(k)=0 THEN防喘振閥控制不變。
其中Nmax、Nmin、Ma是為設(shè)定的誤差極限,且Nmax>Ma>Nmin;Nmax、Nmin、Ma參數(shù)以及PID參數(shù)都是工程師根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況確定的。
2.3 高爐鼓風(fēng)機(jī)防喘振模糊PID控制硬件平臺(tái)
系統(tǒng)硬件平臺(tái)是基于DSP的4~20 mA電流環(huán)電路,TMS320F2812DSP是TI公司出品高性能芯片,其具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,性能優(yōu)越,特別適用于有大批量數(shù)據(jù)處理的控制場(chǎng)合,如數(shù)據(jù)采集,工業(yè)自動(dòng)化控制等。在工業(yè)過程控制中,與電壓信號(hào)相比,4~20 mA電流環(huán)具有強(qiáng)大的抗干擾能力。而且防喘振閥也是采用4~20 mA電流控制。當(dāng)輸入電流為4 mA時(shí),防喘振閥全開;當(dāng)輸入電流20 mA時(shí),防喘振閥全閉。系統(tǒng)電路原理如圖3所示。

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在系統(tǒng)中,鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量傳感器產(chǎn)生的4~20 mA電流信號(hào),再通過I/U轉(zhuǎn)換器,把4~20 mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為0~3 V電壓信號(hào)。信號(hào)進(jìn)入TMS320F2812DSP中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,CPU經(jīng)過計(jì)算相應(yīng),輸出相應(yīng)信號(hào),經(jīng)過D/A和芯片XTR110轉(zhuǎn)化后為轉(zhuǎn)換為4~20 mA電流信號(hào)。
2.4 高爐鼓風(fēng)機(jī)防喘振模糊PID控制軟件設(shè)計(jì)
通過采集到的風(fēng)量、風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)過DSP中進(jìn)行模糊PID調(diào)節(jié)控制。在模糊PID控制對(duì)變參數(shù)PID的量化因素Kp,Ki,Kd進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。圖4為系統(tǒng)軟件流程圖。

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3 結(jié)束語
利用模糊PID控制鼓風(fēng)機(jī)防喘振其效果具有很好的動(dòng)態(tài)特性和出色的穩(wěn)態(tài)特性,抗干擾強(qiáng),有較強(qiáng)的魯棒性,非常適合風(fēng)量、風(fēng)壓非線性、時(shí)變、強(qiáng)干擾的不確定復(fù)雜因數(shù)的系統(tǒng)。

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