基于S7-200 PLC的系統(tǒng)辨識(shí)
1 引言
控制系統(tǒng)廣泛存在于化工、石油、造紙、制糖、制藥等工業(yè)部門，從控制的角度來(lái)說(shuō)，其過(guò)程的純滯后時(shí)間與主導(dǎo)時(shí)間常數(shù)之比往往超過(guò)0.5，是大純滯后過(guò)程。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。本文以中藥提取罐作為控制對(duì)象、以s7-200 plc作為控制器和辨識(shí)器硬件，對(duì)中藥提取溫度控制對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，建立其數(shù)學(xué)模型。
2 階躍響應(yīng)法
在經(jīng)典的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中，通常采用傳遞函數(shù)來(lái)描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。系統(tǒng)辨識(shí)就是要建立系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。經(jīng)典的傳遞函數(shù)辨識(shí)方法可以分為時(shí)域法和頻域法兩種。傳遞函數(shù)辨識(shí)的時(shí)域方法又包括階躍響應(yīng)法、脈沖響應(yīng)法和矩形脈沖響應(yīng)法等，其中以躍響應(yīng)法最為常用。階躍響應(yīng)法利用階躍響應(yīng)曲線對(duì)系統(tǒng)傳遞函數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，階躍響應(yīng)曲線即輸入量作階躍變化時(shí)，系統(tǒng)輸出的變化曲線。利用階躍響應(yīng)曲線來(lái)確定傳遞函數(shù)的方法很多，常用的有近似法、半對(duì)數(shù)法、切線法、兩點(diǎn)法和面積法等。兩點(diǎn)法中最古老也是最有名的方法是küpfmüller方法，一階慣性環(huán)節(jié)加純滯后環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的模型參數(shù)k、t、τ可以直接從階躍響應(yīng)曲線上求得。
3 s7-200 plc
s7-200 plc是西門子公司開發(fā)的小型化的plc，它的用戶程序中可以包括位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等的指令，對(duì)于8個(gè)以下閉環(huán)的小型控制系統(tǒng)，它也能提供極具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案。step 7icro/win軟件中包含了一個(gè)pid整定控制面板，它能夠以圖形的方式來(lái)監(jiān)視pid回路，用于啟動(dòng)自整定序列，取消自整定序列，還可以將推薦整定值或者設(shè)計(jì)的整定值應(yīng)用到實(shí)際控制中去。本文利用step 7icro/win軟件中的pid整定控制面板來(lái)輸出階躍信號(hào)，采集對(duì)象的階躍響應(yīng)信號(hào)并繪制階躍響應(yīng)曲線。
4 中藥提取罐溫度控制數(shù)學(xué)模型的建立
4.1溫度控制對(duì)象的傳遞函數(shù)
溫度控制系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是控制溫度對(duì)象的熱能吸收和或釋放（本系統(tǒng)是通過(guò)蒸汽加熱溶媒從藥材中提取中藥，可忽略化學(xué)反應(yīng)及其可能的放熱或吸熱效應(yīng)），由熱能工程學(xué)以及傳熱學(xué)可知，溫度對(duì)熱能傳遞而言是一個(gè)大滯后量。忽略工業(yè)生產(chǎn)中的一些次要因素，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，可采用一階慣性環(huán)節(jié)加純滯后環(huán)節(jié)作為控制模型，其傳遞函數(shù)如下式：
img］yjtgongshi-1.jpg“/》（1）
4.2階躍響應(yīng)法中的兩點(diǎn)法
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
|
|
|
|
|
|
|
|