基于plc的模糊控制在船舶主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用

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1、周俊濤,等:基于PLC的模糊控制在船舶主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用·43·基于PLC的模糊控制在船舶主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用周俊濤,余刃(海軍工程大學(xué)船舶與動(dòng)力學(xué)院,湖北武漢430033)計(jì)一種通用的模糊控制器,利用STEP7軟件,采用提要PLC廣泛應(yīng)用于船舶主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中。模塊化編程方法,使用梯形圖及語(yǔ)句表編制程序?qū)嵞：刂谱鳛橹悄芸刂频囊粋€(gè)分支,具有高度的仿人現(xiàn)模糊控制算法,使模糊控制策略在S72300PLC上智能特性和不依賴精確數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)。利用STEP7得以較好地實(shí)現(xiàn)。并將之運(yùn)用到船舶主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟件,采用模塊化編程方法,實(shí)現(xiàn)了船舶主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行研究分析。的基于PLC的模糊控制。關(guān)鍵詞可編程操

2、作器模糊控制系統(tǒng)2PLC在主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)上的應(yīng)用船用發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速器[4]主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)包括控制部分和執(zhí)行部分?？刂袌D分類號(hào)U316文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A制部分完成監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)傳遞、判斷、運(yùn)算和控1引言制;執(zhí)行部分主要解決調(diào)速系統(tǒng)的執(zhí)行動(dòng)作,兩部分可編程控制器(PLC)采用靈活、方便、快捷的可通過(guò)電氣轉(zhuǎn)換器連接起來(lái)。我們可以選定性能、功編程序控制形式和結(jié)構(gòu),通過(guò)數(shù)字量或模擬量的輸能合適的PLC作控制單元,來(lái)完成控制部分的所有入與輸出工程中的信號(hào)轉(zhuǎn)換,完成確定的邏輯運(yùn)算、功能。從集控室/駕駛室監(jiān)控操縱器發(fā)出的各種車順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)值計(jì)算和一些特定的功能,令信號(hào)(正車、倒車、停車、剎車及主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定信廣泛

3、應(yīng)用于各種工業(yè)控制。由于船用機(jī)艙設(shè)備使用號(hào))以及主機(jī)機(jī)旁各傳感器發(fā)出的工作狀態(tài)信號(hào)(燃環(huán)境惡劣,實(shí)時(shí)性和可靠性要求高,而PLC有可靠油切斷、盤(pán)車機(jī)合上、主起動(dòng)閥開(kāi)、滑油溫度低、測(cè)速性高、耗能低、抗干擾能力強(qiáng)、控制精確及系統(tǒng)功能探頭等),全部輸入PLC系統(tǒng),經(jīng)PLC判斷、運(yùn)算、可拓展性強(qiáng)等特點(diǎn),因此各種型號(hào)的PLC也廣泛應(yīng)發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)來(lái)控制電/氣轉(zhuǎn)換器,從而完成主機(jī)的[5]用于各種船舶的機(jī)艙設(shè)備監(jiān)控。調(diào)速控制。其原理圖如圖1所示。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和模糊邏輯等相3主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模糊控制策略關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,PLC逐步向智能產(chǎn)品轉(zhuǎn)化[1]。如德國(guó)的Siemens公司的S52135U型和S5

4、2傳統(tǒng)PLC調(diào)速控制均采用傳統(tǒng)的PI或PID的155U型PLC,研制了標(biāo)準(zhǔn)模糊控制軟件包;德國(guó)的控制方法,它們對(duì)模型的依賴性較強(qiáng)。通常,主機(jī)在Inform公司在許多PLC平臺(tái)上用FuzzyTECH開(kāi)不同的工況、不同的工作環(huán)境、不同的壽命周期內(nèi),發(fā)軟件包實(shí)現(xiàn)了模糊邏輯控制;德國(guó)AEG公司為其模型參數(shù)的確會(huì)有較大變化,而且非線性、時(shí)變性ModicumA120和A250型PLC開(kāi)發(fā)了模糊控制模對(duì)傳統(tǒng)控制器品質(zhì)有較大影響。因此傳統(tǒng)的PID方塊;日本的OMRON公司在SylmarPOOH型PLC法用于船舶柴油機(jī)主機(jī)調(diào)速回路有其不足之處,它上用FP300組成模糊控制模塊。模糊控制在PLC很難保證所設(shè)定的調(diào)

5、節(jié)器參數(shù)在整個(gè)系統(tǒng)變化范圍上的實(shí)現(xiàn)方式基本分兩種[3]:一是通過(guò)專用的硬件內(nèi)達(dá)到最優(yōu)。模糊控制運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的計(jì)算方法進(jìn)實(shí)現(xiàn),但其價(jià)格昂貴,并且需要使用專用編程設(shè)備;行控制,能夠通過(guò)在線、實(shí)時(shí)學(xué)習(xí),自動(dòng)獲取知識(shí),不另一種實(shí)際采用較多的是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn),把模糊控?cái)嗟靥岣吆屯晟瓶刂乒δ?具有判斷、推理、決策的制程序作為整個(gè)PLC控制程序的一個(gè)子程序,包括功能,它不苛求被控制對(duì)象要具有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型,數(shù)據(jù)的讀取、模糊推理和控制信號(hào)輸出,通過(guò)中斷調(diào)對(duì)被控系統(tǒng)模糊參數(shù)的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,即用子程序完成模糊控制。有較好的魯棒性。因此,為了提高運(yùn)行的可靠性、平[6]本文將運(yùn)用第二種方法采用模糊控制方案,設(shè)穩(wěn)

6、性,在調(diào)速系統(tǒng)中采用模糊控制。其原理圖如圖2所示。作者簡(jiǎn)介:周俊濤(1976-),男,碩士研究生?！?4·造船技術(shù)2008年第1期(總第281期)3.1定義各變量隸屬度函數(shù)E(即e)和Ec(即ec)的論域定義為[26,6]之間,輸出在模糊化設(shè)計(jì)中,可用狀態(tài)詞正大、正中、正小、控制量u的論域定義為[27,7]之間。采用三角形函正零、負(fù)零、負(fù)小、負(fù)中、負(fù)大來(lái)表示E變量的變化。數(shù)作為隸屬確定模糊語(yǔ)言變量的隸屬度,可分別得其語(yǔ)言變量為{PB、PM、PS、PZ、NZ、NS、NM、NB}。到模糊變量E、Ec、u的隸屬度賦值表。如表1、表2、Ec和u語(yǔ)言變量為{PB、PM、PS、ZE、NS、NM、NB}。表

7、3所示。表1E的隸屬度-6-5-4-3-2-1-0+0+1+2+3+4+5+6PB0.10.30.751.0PM0.20.751.00.750.2PS0.30.81.00.80.3PZ1.00.50.1NZ0.10.51.0NS0.81.00.80.2NM0.20.751.00.750.2NB1.00.750.1周俊濤,等:基于PLC的模糊控制在船舶主機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用·45·表2Ec的隸屬度-6-