基于模糊控制的分布式風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

駱堅(jiān)強(qiáng)

摘要：由于電力電子技術(shù)及其控制技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)的控制技術(shù)方興未艾，并逐漸取代了傳統(tǒng)的直流電機(jī)。變頻技術(shù)日趨完善，為今后的發(fā)展提供了有力的推動(dòng)。盡管變頻調(diào)速器在速度上有著很大的幅度和更好的平順度，但其控制體系相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)昂貴。在變頻之外，晶閘管的移相式調(diào)速技術(shù)則是利用晶閘管的晶閘管角度來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的輸出功率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度的目的，然而，這樣的調(diào)速控制器的硬件線路較為繁瑣、造價(jià)昂貴、功能擴(kuò)充性較低。因此，在原有PID控制器的基礎(chǔ)上，加入了一種基于PID的模糊控制器，從而提高了該控制器的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵字：鍋爐;分散式監(jiān)控;可編程控制器;模糊控制器

引言：隨著社會(huì)的發(fā)展，人民對(duì)于物質(zhì)的需求也日益增長(zhǎng)，人民的生存和發(fā)展將直接影響到人民的生存和生產(chǎn)的質(zhì)量。舒適的生活讓人的情緒愉悅，有益于身體的健康，而品質(zhì)又能使人獲得良好的生活經(jīng)驗(yàn)。產(chǎn)品的品質(zhì)提升并不只是技術(shù)上的問(wèn)題，更重要的是制造和制造的條件，比如醫(yī)藥、電子、實(shí)驗(yàn)室、生物工程等。改善生產(chǎn)環(huán)境，涉及空氣凈化、自動(dòng)控制、排水等諸多方面。

由于大型風(fēng)力凈化單元的規(guī)模太大，所以通常都是由大量的風(fēng)力凈化單元組成，如果有更多的風(fēng)力凈化單元，那么就必須要有一個(gè)控制裝置來(lái)進(jìn)行，而常規(guī)的風(fēng)力凈化單元無(wú)法滿足實(shí)際的要求。當(dāng)前許多公司都在對(duì)風(fēng)力凈化單元的控制進(jìn)行了深入的探討，但大多集中在對(duì)風(fēng)力凈化單元的控制上，對(duì)風(fēng)力凈化單元的控制策略進(jìn)行了深入的探討，對(duì)風(fēng)力凈化單元的控制策略進(jìn)行了深入的探討。

一、模糊控制概述

智能的控制原理并不要求什么數(shù)學(xué)建模，對(duì)于控制目標(biāo)的選擇也相對(duì)寬松，沒(méi)有那么多限制，畢竟一個(gè)物體的數(shù)學(xué)建模是非常困難的，不但要有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，還要具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是對(duì)于這種復(fù)雜的物體，設(shè)計(jì)者往往很難構(gòu)建出一個(gè)精確的數(shù)學(xué)建模，就算能完成，也很難進(jìn)行有效的管理。智能控制作為一個(gè)獨(dú)立的研究課題，其研究?jī)?nèi)容包括自動(dòng)控制理論、人工智能和運(yùn)籌學(xué)等。

自六十年代以來(lái)，近代的控制思想一直在軍事領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用;然而，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其控制的目標(biāo)越來(lái)越復(fù)雜，在整個(gè)系統(tǒng)中的控制精度也越來(lái)越高;由于對(duì)響應(yīng)速度、適應(yīng)性和穩(wěn)定性的需求越來(lái)越大，因此，在復(fù)雜的系統(tǒng)中，其數(shù)學(xué)建模非常困難。近年來(lái)，多采用了與其他控制方法相配合的方法，以提高模糊控制的優(yōu)勢(shì)。]綜合常規(guī)PID控制與FuzzyPID控制的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)成了一種既具備PID控制優(yōu)勢(shì)又能克服PID不足的缺點(diǎn)，克服了穩(wěn)態(tài)偏移，提高了控制的準(zhǔn)確性，并對(duì)外部擾動(dòng)的抗干擾能力強(qiáng)。基于自適應(yīng)控制原理，引入了基于規(guī)則和論域的控制器，以改善控制的準(zhǔn)確性。未來(lái)，仍需要繼續(xù)深入研究，以改善控制的準(zhǔn)確性和決策的速率。本論文旨在探討如何在風(fēng)機(jī)的速度系統(tǒng)中，對(duì)其進(jìn)行模糊控制，以達(dá)到較為理想的控制結(jié)果。

二、模糊控制的分布式風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用模糊控制的分布式風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)提出了一種新型的變頻調(diào)速器及中央控制器的方案。

（一）基本實(shí)施職能

涉及的FFU控制系統(tǒng)分為主、副兩個(gè)模塊。通訊方式為總線拓?fù)洌阌贔FU的中央監(jiān)控與遙控。它的主要作用是監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，檢測(cè)系統(tǒng)通訊故障，風(fēng)機(jī)運(yùn)行故障及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等。

（二）主體結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)之前，首先要詳細(xì)地研究一下這個(gè)系統(tǒng)的具體功能，然后通過(guò)大量的數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證這個(gè)方案的可行性，以及它所使用的一些硬件的基礎(chǔ)知識(shí)，以及如何選擇核心的控制器。該系統(tǒng)的受控目標(biāo)是一臺(tái)單相型AC型異步風(fēng)扇，它的核心功能是對(duì)AC型變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)其進(jìn)行中央控制。

這個(gè)系統(tǒng)的具體作用是：

1.變速器的速度調(diào)節(jié)。該裝置可完成風(fēng)扇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可將風(fēng)扇分為三檔，工作時(shí)噪聲較低，速度轉(zhuǎn)換較為順暢，沒(méi)有顯著的起伏。

2.一種情報(bào)顯示作用。該軟件可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)風(fēng)扇的工作狀態(tài)，主機(jī)和下位機(jī)的通訊情況，一旦發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，立刻報(bào)警，液晶屏幕上會(huì)顯示出風(fēng)機(jī)的具體型號(hào)，以及下位機(jī)的故障指示器。通常，LCD屏幕上會(huì)有風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度和速度。

3.完整的防護(hù)作用.在風(fēng)機(jī)控制中，必須考慮過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、沖擊等問(wèn)題，以確保其運(yùn)行可靠。

在硬件平臺(tái)上，本文采用32個(gè)單片機(jī)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。其中，硬件方面包含可控硅的驅(qū)動(dòng)、通訊及通訊協(xié)議的開(kāi)發(fā);電路設(shè)計(jì)，測(cè)速模模塊，PCB面板設(shè)計(jì).在軟件開(kāi)發(fā)的平臺(tái)上，主要進(jìn)行了通訊與人機(jī)接口的開(kāi)發(fā)。而交互式界面則是利用LCD所提供的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用觸摸屏幕進(jìn)行操作。

（三）模擬試驗(yàn)

通過(guò)應(yīng)用Matlab/Simulink軟件，對(duì)各模塊的構(gòu)建進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并結(jié)合PID控制器的基本原理，提出了基于PID的PID控制器的基本原理，并給出了相應(yīng)的模糊控制算法，并給出了相應(yīng)的模糊PID控制器。在硬件上，采用Proteus進(jìn)行模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法的有效性，并能較好地體現(xiàn)出系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

（四）系統(tǒng)的操作試驗(yàn)和試車

在完成了每個(gè)組件的基礎(chǔ)上，再到實(shí)地的測(cè)試，首先是對(duì)每個(gè)組件進(jìn)行了測(cè)試，最后再將這些組件組合在一起進(jìn)行測(cè)試，利用這些測(cè)試的結(jié)果來(lái)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性和各項(xiàng)性能。

三、結(jié)語(yǔ)

在智能化控制中，模糊控制器是一門非常成熟的技術(shù)分支，它具有快速的分析、高適應(yīng)性、穩(wěn)定性、可靠性、高控制精度等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地處理各種復(fù)雜的問(wèn)題，特別是對(duì)于一般的技術(shù)工人來(lái)說(shuō)，它可以直接跳過(guò)系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化控制技術(shù)的發(fā)展，PLC控制具有很強(qiáng)的優(yōu)越性，如穩(wěn)定、可靠、易于擴(kuò)充等。

參考文獻(xiàn)

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