基于plc的多点温度控制系统--------plc编程与pid算法+外文翻译.doc
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基于plc的多点温度控制系统--------plc编程与pid算法+外文翻译,[摘要]在工业控制领域，温度控制是一种非常典型的过程控制。温度控制对象常具有非线性、时变性、滞后性、不对称性。常规pid控制只有在参数整定准确的且系统不发生剧烈变化的情况下，才能够达到较高的控制精度。本文设计的温度控制系统的控制对象为一阶惯性加纯滞后的数学模型。故采用基于消除静差、提高精度的积分分离pid控制算法来实现...
内容介绍
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[摘要] 在工业控制领域，温度控制是一种非常典型的过程控制。温度控制对象常具有非线性、时变性、滞后性、不对称性。常规PID控制只有在参数整定准确的且系统不发生剧烈变化的情况下，才能够达到较高的控制精度。本文设计的温度控制系统的控制对象为一阶惯性加纯滞后的数学模型。故采用基于消除静差、提高精度的积分分离PID控制算法来实现对加热陶瓷片上水槽的多点精确控温。利用PID参数工程整定法中的基于开环控制的反应曲线法对模型参数进行整定，然后按照衰减比为4:1时的反应曲线法控制器参数的整定计算公式求得PID控制器设计参数的初始值。使用MATLAB中的Simulink仿真软件对温度控制系统进行PID算法的仿真。仿真和实时试验表明该算法具有良好的控温效果，超调小于设定值的5％，稳态精度小于1℃。系统既发挥了鲁棒性好、动态响应快速、超调量小的特点，又具有PID控制器的动态跟踪品质和稳态精度。算法经过精简优化后用于PLC温度控制中，适用性将更强，能够达到较高的控制精确度。
[关键词] PID参数整定; MATLAB仿真; 积分分离PID算法; 可编程逻辑器件;
温度控制系统
Multi-point Temperature Control System based on PLC
-------- PLC Programming and PID Algorithm
[Abstract] In the field of industrial control, temperature control is a typical process control. Temperature control objects often have non-linear, time variability, lag, asymmetry. Regular PID controller can not obtain high control precision only if the control parameters are tuned accurately as well as system not to change sharply. The object of temperature control system designed is first order inertia model with time delay. So an integral PID control algorithm based on eliminating static and improving the accuracy is brought forward to realize precise temperature control of sink on the heating ceramic chips. Adopt response curve method of PID parameters tuning engineering based on open-loop control to compute the parameters. Then, use response curve of the controller parameters calculation formula to calculate the initial values of the control parameters according to the attenuation than for 4. After that, use PID control algorithm simulates the temperature control system. Simulation and experiment show that the algorithm has good temperature control effect, overshoot less than 5% of set value, steady-state accuracy of less than 1℃.The system exerts the advantages of good robustness, high response speed and low overshoot of intelligent control, possesses dynamic tracing quality and stable status precision of PID controller. The algorithm is applied in the PLC temperature controlling after being simplified and optimized, its applicability will be stronger，to achieve high control accuracy.
[Key words] PID parameters setting; MATLAB simulation; Integral PID algorithm;
PLC; Temperature control system
目 录
引言 5
1 温度控制系统的组成及性能指标 7
1.1 系统的组成 7
1.2 系统的控制要求 8
2 PID控制器的设计 10
2.1 PID控制原理 10
2.2 PID控制器参数对控制性能的影响 10
2.3 数字PID控制器 11
2.4 PID控制器算法的改进 13
2.4.1积分项改进的积分分离P I D 算法 13
2.4.2.算法的实际应用改进 15
3 PID控制器参数的整定 16
3.1 参数整定方法 16
3.2.反应曲线法 16
4 系统的MATLAB 仿真与分析 18
4.1 SIMULINK简介 18
4.2系统的PID算法仿真及参数调整 19
4.2.1 PID算法仿真 19
4.2.2参数调整 21
4.3 系统的积分分离PID算法仿真 22
4.3.1积分分离PID算法仿真 22
4.3.2带扰动的积分分离PID算法仿真 23
4.4 系统的仿真分析 25
5 算法的软件实现 25
5.1 编程软件 25
5.2 继电器及内存空间分配 27
5.3 算法的实现 28
6 系统运行调试 30
6.1 系统调试 30
6.2 控制效果分析 31
7 结语 32
7.1 工作总结 32
7.2 改进方向 33
参考文献 34
致 谢 36
附录A: PLC程序源代码 37
附录B：外文翻译 44
参考文献
【1】 王树青等. 工业过程控制工程. 北京：化学工业出版社，2007
【2】 张际平. 教育技术应用发展的热点和趋势 [ J ]. 电化教育研究 , 1999, 5 (5) : 3 - 7 .
【3】 宋伯生. 陈东旭PLC应用及实验教程. 北京：机械工业出版社，2006
【4】 于海生等. 微型计算机控制技术. 北京：清华大学出版社，2008
【5】 宋伯生. PLC系统配置及软件编程. 北京：中国电力出版社，2008
【6】 黄家英. 自动控制原理（I）. 四川大学电气信息学院
【7】 刘明兰等.基于智能PID规则的专家控制器[J]. 武汉汽车工业大学学报.1997，19（2）：
[关键词] PID参数整定; MATLAB仿真; 积分分离PID算法; 可编程逻辑器件;
温度控制系统
Multi-point Temperature Control System based on PLC
-------- PLC Programming and PID Algorithm
[Abstract] In the field of industrial control, temperature control is a typical process control. Temperature control objects often have non-linear, time variability, lag, asymmetry. Regular PID controller can not obtain high control precision only if the control parameters are tuned accurately as well as system not to change sharply. The object of temperature control system designed is first order inertia model with time delay. So an integral PID control algorithm based on eliminating static and improving the accuracy is brought forward to realize precise temperature control of sink on the heating ceramic chips. Adopt response curve method of PID parameters tuning engineering based on open-loop control to compute the parameters. Then, use response curve of the controller parameters calculation formula to calculate the initial values of the control parameters according to the attenuation than for 4. After that, use PID control algorithm simulates the temperature control system. Simulation and experiment show that the algorithm has good temperature control effect, overshoot less than 5% of set value, steady-state accuracy of less than 1℃.The system exerts the advantages of good robustness, high response speed and low overshoot of intelligent control, possesses dynamic tracing quality and stable status precision of PID controller. The algorithm is applied in the PLC temperature controlling after being simplified and optimized, its applicability will be stronger，to achieve high control accuracy.
[Key words] PID parameters setting; MATLAB simulation; Integral PID algorithm;
PLC; Temperature control system
目 录
引言 5
1 温度控制系统的组成及性能指标 7
1.1 系统的组成 7
1.2 系统的控制要求 8
2 PID控制器的设计 10
2.1 PID控制原理 10
2.2 PID控制器参数对控制性能的影响 10
2.3 数字PID控制器 11
2.4 PID控制器算法的改进 13
2.4.1积分项改进的积分分离P I D 算法 13
2.4.2.算法的实际应用改进 15
3 PID控制器参数的整定 16
3.1 参数整定方法 16
3.2.反应曲线法 16
4 系统的MATLAB 仿真与分析 18
4.1 SIMULINK简介 18
4.2系统的PID算法仿真及参数调整 19
4.2.1 PID算法仿真 19
4.2.2参数调整 21
4.3 系统的积分分离PID算法仿真 22
4.3.1积分分离PID算法仿真 22
4.3.2带扰动的积分分离PID算法仿真 23
4.4 系统的仿真分析 25
5 算法的软件实现 25
5.1 编程软件 25
5.2 继电器及内存空间分配 27
5.3 算法的实现 28
6 系统运行调试 30
6.1 系统调试 30
6.2 控制效果分析 31
7 结语 32
7.1 工作总结 32
7.2 改进方向 33
参考文献 34
致 谢 36
附录A: PLC程序源代码 37
附录B：外文翻译 44
参考文献
【1】 王树青等. 工业过程控制工程. 北京：化学工业出版社，2007
【2】 张际平. 教育技术应用发展的热点和趋势 [ J ]. 电化教育研究 , 1999, 5 (5) : 3 - 7 .
【3】 宋伯生. 陈东旭PLC应用及实验教程. 北京：机械工业出版社，2006
【4】 于海生等. 微型计算机控制技术. 北京：清华大学出版社，2008
【5】 宋伯生. PLC系统配置及软件编程. 北京：中国电力出版社，2008
【6】 黄家英. 自动控制原理（I）. 四川大学电气信息学院
【7】 刘明兰等.基于智能PID规则的专家控制器[J]. 武汉汽车工业大学学报.1997，19（2）：
