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基于S7200PLC的系统辨识

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来源: 作者: 2018-10-25 11:12:47

基于S PLC的系统辨识

导读:

本文以中药提取罐作为控制对象、以s plc作为控制器和辨识器硬件,对中药提取温度控制对象进行系统辨识,建立其数学模型。

1 引言  控制系统广泛存在于化工、石油、造纸、制糖、制药等工业部门,从控制的角度来说,其过程的纯滞后时间与主导时间常数之比往往超过0.5,是大纯滞后过程。在设计控制系统时,需要对过程进行系统辨识,建立对象的数学模型。本文以中药提取罐作为控制对象、以s plc作为控制器和辨识器硬件,对中药提取温度控制对象进行系统辨识,建立其数学模型。2 阶跃响应法  在经典的控制系统分析与设计中,通常采用传递函数来描述系统的动态特性。系统辨识就是要建立系统的传递函数。经典的传递函数辨识方法可以分为时域法和频域法两种。传递函数辨识的时域方法又包括阶跃响应法、脉冲响应法和矩形脉冲响应法等,其中以跃响应法最为常用。阶跃响应法利用阶跃响应曲线对系统传递函数进行辨识,阶跃响应曲线即输入量作阶跃变化时,系统输出的变化曲线。利用阶跃响应曲线来确定传递函数的方法很多,常用的有近似法、半对数法、切线法、两点法和面积法等。两点法中最古老也是最有名的方法是kpfmller方法,一阶惯性环节加纯滞后环节传递函数的模型参数k、t、可以直接从阶跃响应曲线上求得。3 s plc  s plc是西门子公司开发的小型化的plc,它的用户程序中可以包括位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等的指令,对于8个以下闭环的小型控制系统,它也能提供极具价格竞争力的解决方案。step 7icro/win软件中包含了一个pid整定控制面板,它能够以图形的方式来监视pid回路,用于启动自整定序列,取消自整定序列,还可以将推荐整定值或者设计的整定值应用到实际控制中去。本文利用step 7icro/win软件中的pid整定控制面板来输出阶跃信号,采集对象的阶跃响应信号并绘制阶跃响应曲线。4 中药提取罐温度控制数学模型的建立  4.1温度控制对象的传递函数  温度控制系统的实质是控制温度对象的热能吸收和或释放(本系统是通过蒸汽加热溶媒从药材中提取中药,可忽略化学反应及其可能的放热或吸热效应),由热能工程学以及传热学可知,温度对热能传递而言是一个大滞后量。忽略工业生产中的一些次要因素,设计控制系统时,可采用一阶惯性环节加纯滞后环节作为控制模型,其传递函数如下式:  img]g/》(1)  4.2阶跃响应法中的两点法  据式(1)以及传递函数的定义有:

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