基于PLC水塔液位控制 开题报告.doc

安徽工程大学机电学院 本科毕业设计(论文)开题报告 题目：基于PLC的水塔液位控制系统设计 课 题 类 型： 科研□ 论文□ 模拟□ 实践□ 学 生 姓 名： 邹向朝 学 号： 3082105218 专 业 班 级： 自动化2082 系 别： 机电学院 指 导 教 师： 陈其工 开 题 时 间： 2012年2月20日 2012 年 2 月 20 日 一、研究内容 （1）本文以水塔为研究对象，水塔的液位为被控制量，为了克服传统PID控制器对精确数学模型的依赖，本文采用模糊控制器； （2）论述了模糊控制器的设计和实现，针对液位控制系统的特点，设计出较好的控制规则和隶属函数； （3）将设计好的模糊控制算法通过MATLAB进行实验仿真； （4）设计好的控制算法用PLC编程实现模糊控制，用组态软件进行组态监控，以实现对液位的实时控制。 二、研究意义 不论社会经济如何飞速发展，水在人们的正常生活和工作中总是扮演着重要的角色，如果断水，轻则影响人们的正常生活，重则造成重大的事故及损失。因此，对于供水系统的及时、准确、安全充足提出更高的要求。 传统PLC的PID 控制原理，PID简单，使用方便，适应性强，广泛应用于各种工业过程控制领域 。但是PLC的模糊控制器PID控制器基于精确数学模型的缺点，将采样时所获得的误差及误差变化信号，根据其模糊化结果查询模糊控制表，转换为精确量后，直接作用于被控对象，PID控制系统的缺点，使供水系统更加的安全可靠。 可编程逻辑控制器既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机通信和维修方便等诸多高品质性能，又采用一种可编程运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。因此，现在PLC在液位控制领域得到了广泛而深入的应用。 三、模糊控制研究现状及发展趋势 模糊数学是模糊控制的基础，它是由美国加利福尼亚人学伯克林分校的扎德(Zadeh.L. A)教授最先提出来的。Zadeh教授在深入探索和研究“大系统” 、“模糊性” 、“计算机”和“人脑思维”间的关系中，发现Contor所创的集合论实质上是剔除人脑模糊性而抽象出来的数学概念，是把思维过程绝对化，从而达到精确和严格的目的。他与1965年在他发表的第一篇论文《Fuzzy Set》中，提出了“隶属函数”的概念用来描述差异的中间过程，提出了模糊概念的定量表示法。模糊数学问世以来的发展并非一帆风顺，它受到经典数学家们的强烈抵制，他们对模糊数学不屑一顾，认为它丧失了经典数学最重要的严谨性。然而在创立这门学科不太长的时间里.它的应用却异常迅速，正是由于这一点，到上世纪七十年代初期，模糊集合的概念越来越被科学研究者们所接受。1974年英国的马丹尼伽admdani.E. H)把模糊理论应用于工业控制并获得成功。三十多年来，模糊控制越来越广泛地应用与工业自动化和生产过程中。水泥窑炉的控制是模糊控制最早的商业应用实例之一。 在工业生产过程中，有相当多的过程难以用传统的控制方法进行控制，比如那些非线性，大滞后等复杂工业控制对象，那些难以获得数学模型或模型非常粗糙的工业控制系统等，目前都还仍然以人工操作和人工控制为主。到目前为止，地界上最高级的控制器还是我们人本身，因为人具有处理模糊信息和直觉推理等多种智能功能，因此，对人来说，尽管不知道过程的精确模型，只要凭经验判断，便可进行合理的控制，即使是有好几个控制目的的复杂控制系统，也能够控制得得心应手。模糊控制就是要实现象人那样高超的控制能力，可以不依赖于被控对象的数学模型，而直接使用人类的经验，来达到理想的控制目标。模糊控制是基于人们对对象操作经验的基础上利用模糊数学的方法推理出一套控制规律，即类似如下的一些语言控制规则。 IF(误差大)THEN(控制量大) IF(误差小))THEN(控制量小) 模糊控制的应用开发，最早是从英国、丹麦开始，1974年，英国伦敦大学的Mamdani教授提出可以把模糊理论用于工业控制领域。他把模糊推理用于蒸汽机的自动运转中，通过实验取得了较好的控制结果。1980年丹麦的Smidth. F. L公司发表了第一个把模糊理论用于工业生产的实例。该公司的水泥回转窑开始利用模糊控制自动运转，使窑的燃料消耗减少4%-5%，运转率却达到80%-85%,产品质量也有了明显的提高。 从八十年代起，模糊理论的开发中心转移到了日本，几乎所有把模糊理论用于工业生产的实例都来自日本。日本已把模糊控制用于雨水泵运转控制；自来水加氯控制，汽车速度控制；污水处理中溶解氧浓度控制；电梯群管理；集装箱吊车运转；隧道挖掘装置的自动运转；玻篱熔化炉的温度控制；钢板冷轧过程控制；核堆输出控制等