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在现代工业过程控制中,大多数控制对象都具有时滞性,而且随着企业规模变大,控制对象变得越来越复杂。复杂时滞问题的存在严重影响控制器的控制效果,使控制品质变坏,引起系统的不稳定,需要设计有效的控制器来进行控制。同时在高铁、运载火箭等高速运行系统中,由于有效载荷的限制,需要尽可能少装载检测变送设备,导致无法接收实时反馈值形成有效的闭环控制。但是为了不降低控制品质,需要实现复杂时滞对象的虚拟化,才能解决省去检测变送设备带来的问题。因此本文构建了基于OPC技术的三位一体控制平台,并在该平台上完成复杂时滞控制对象的虚拟化和控制器的设计及实现。本文三位一体控制平台由WinCC、PLC和MATLAB集成。其中以组态软件WinCC作为OPC服务器,完成与下位机PLC(本论文选用S7-300 PLC)和客户端MATLAB二者的通讯,并实现虚拟对象的动态监控;以MATLAB作为OPC客户端,主要负责复杂时滞对象的虚拟化和控制算法的设计,弥补了S7-300难以实现复杂控制算法的缺点;S7-300主要负责采集数据和操作控制。内部通讯方面,WinCC与S7-300通过MPI通道通讯;WinCC与MATLAB通过OPC技术进行通信,解决通讯不兼容难题,实现数据的实时在线通讯。在复杂时滞对象控制器方面,常规PID控制器对于大时滞对象控制效果不好;Smith预估补偿控制器可以实现对大时滞对象的控制,但是对时滞对象数学模型精度要求很高;因此本文引入增益自适应控制器和改进型Smith补偿控制器这两种控制器,它们对模型精度要求不高,控制效果更好。本文将基于三位一体平台设计及实现上述4种控制器,并进行控制实验。实验结果表明,在对象模型精确时,Smith预估补偿控制、增益自适应控制和改进型Smith控制都能对时滞对象实现完全补偿,调节时间短,超调量小,波动小,控制效果好;在对象模型无法精确的情况下,Smith预估补偿控制只能实现部分补偿,控制效果差,而增益自适应控制和改进型Smith控制依然可以实现很好的控制效果,调节时间短,波动小,这一实现方法更接近于实际控制模式,在高速运行系统中具有广泛的应用前景。同时本文构建的基于OPC的三位一体控制平台,验证了OPC技术在工业现场和系统集成中的实用性和有效性,有助于实验室研究新的控制器,节省资金资源。