Fuzzy-PID控制在吊运100米钢轨系统中的应用

摘要

在双桥式起重机并车吊运钢轨实际运行过程中发现，对于单纯采用PID闭环网络控制的PLC“并车”系统，在系统启制动和换档的加减速过程中，两台车的同步性较差，控制的超调量大，调节的时间长，控制的效果不理想。模糊控制能够保证系统在快速响应的同时保持较小的超调量，且对被控参数变化有较强的适应能力，但却不可避免的在控制过程中存在稳态误差。
　　本文从工程应用的角度出发，针对上述两种控制算法各自的特点，将两者有机地结合在一起，实现优势互补，提出了一种模糊PID控制在吊运100米长钢轨系统中的应用。两车相应机构位移偏差（设定一个阀值）较大时采用模糊控制，进行大范围的调节，以加快响应速度；位移偏差较小，进入稳态过程时，由PLC根据程序判断切换到PID控制器，消除静差，提高控制的精度。保证两车吊运钢轨时尽量同步，避免长钢轨的损伤、变形、掉轨等事故的发生。论文的主要研究工作如下：
　　在研究PID控制与模糊控制算法的原理和特性的基础上，分析两种控制方法的优点与不足，探讨了一种融合两种算法优点的新算法应用到两桥式起重机并车吊运钢轨系统中。为降低计算复杂度，使控制算法便于在 PLC系统中实现，本文以成熟的PID算法与模糊控制算法为基础，设计了一种新型的模糊PID动态切换控制算法，来提高控制系统对被控对象参数变化的适应能力。
　　两桥式起重机并车通信方式采用数传电台，网络结构采用PROFIBUS-DP总线结构，组成分布式控制系统。并且进行了硬件的搭建和软件的设计。硬件的搭建主要有硬件的选型和硬件组态；软件的编写主要有上位机的组态、PLC与 PLC、及PLC与变频器之间的通信程序；PID控制程序采用STEP7自带的模块；模糊控制程序的编写采用模块化设计。

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引 言

1绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 桥式起重机发展趋势

1.3 本论文主要研究的内容

2并车吊运100米长钢轨控制系统方案

2.1桥式起重机并车电控系统组成

2.2桥式起重机远程无线并车通信方式的选取

2.3桥式起重机无线并车电控系统的PROFIBUS通讯网络设计方案

3 Fuzzy-PID控制器的实现

3.1 PID控制器的基本原理

3.2 Fuzzy控制算法

3.3桥式起重机并车Fuzzy-PID控制器的设计

4并车吊运100米长钢轨控制系统软件设计

4.1并车吊运100长钢轨功能的实现

4.2 Fuzzy-PID控制器的PLC程序设计

4.3桥式起重机并车监控画面WinCC开发和组态

4.4桥式起重机上位机监控画面的设计

结 论

参考文献

附录A 桥式起重机并车PLC控制程序

在学研究成果

致谢