[發明專利]一種基于模糊PID的低壓鑄造液面加壓控制系統

在審

• 申請號: 201610449454.6
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN107526291A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 李征
• 申請（專利權）人: 李征
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;G05B13/02;G05B13/04;B22D18/08;B22D18/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種基于模糊PID的低壓鑄造液面加壓控制系統，適用于機械領域。

背景技術

低壓鑄造是目前廣泛應用于鑄造、冶金等領域的特種鑄造成型工藝，其主要工藝過程(升液、充型、增壓和保壓等)都是靠液面加壓控制系統對壓力的控制來實現的。因此，液面加壓控制系統是低壓鑄造設備的關鍵組成部分，是低壓鑄造成品率和低壓鑄件質量的根本保證。

現有的液面加壓控制系統多采用PID(比例、微分、積分)控制，PID控制系統性能的好壞取決于PID參數K_p、K_i和K_d，的準確度，獲得準確的K_p、K_i和K_d參數要求建立精確的數學模型，而低壓鑄造加壓系統是一個大滯后、非線性的時變系統，難以建立準確的數學模型。并且，由于低壓鑄造生產過程中，液面下降、溫度波動以及供氣壓力變化等干擾因素的存在，即使得到較準確的K_p、K_i和K_d參數，固定的K_p、K_i和K_d參數也不能使整個控制過程達到最優。所以常規PID液面加壓控制系統在實際生產中存在壓力波動大、實際的加壓曲線不能很好跟蹤給定加壓曲線等缺點，造成鑄件質量差且不穩定。

發明內容

本發明提出了一種基于模糊PID的低壓鑄造液面加壓控制系統，將人工智能與PID控制結合起來，根據低壓鑄造的工作狀況不斷在線修正K_p、K_i和K_d參數，大大提高了低壓鑄造液面加壓的動態性能和控制精度，在實際調試中得到了較好的效果。

本發明所采用的技術方案是：

所述液面加壓控制系統主要由Siemens 57-400 PLC和模擬輸入/輸出模塊即5M431/SM432等組成。

所述控制系統采用高性能的Siemens CPU 414-2處理器，執行一條二進制指令僅需0.75μs，S7-400PLC還具有完整強大的指令集，可實現復雜的邏輯和算術運算，因此系統能根據e和ec，實時查詢△K_P，△K_i和△K_a的查詢表，并進行反模糊化等運算，保證了液面加壓控制的實時性。

所述控制系統的整個軟件設計采用模塊化設計方法，實現模糊PID加壓控制系統的主要功能塊有：用于循環程序處理的組織塊OB1，周期性中斷組織塊OB30，模糊化處理功能塊FC60，模糊控制表查詢功能塊FC61，反模糊化處理功能塊FC62，PID運算功能塊FC64等。

本發明的有益效果是：該控制系統克服了常規PID控制的一些缺點，既有模糊控制不需要建立精確數學模型，且魯棒性強、超調小的特點，又具有PID控制動態跟蹤品質好、穩態精度高的優點。

附圖說明

圖1是本發明的模糊PID控制程序流程圖。

圖2是本發明的液面加壓控制系統硬件原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，液面加壓控制系統主要由Siemens 57-400 PLC和模擬輸入/輸出模塊即5M431/SM432等組成。

控制系統采用高性能的Siemens CPU 414-2處理器，執行一條二進制指令僅需0.75μs，S7-400PLC還具有完整強大的指令集，可實現復雜的邏輯和算術運算，因此系統能根據e和ec，實時查詢△K_P，△K_i和△K_a的查詢表，并進行反模糊化等運算，保證了液面加壓控制的實時性。

控制系統的整個軟件設計采用模塊化設計方法，實現模糊PID加壓控制系統的主要功能塊有：用于循環程序處理的組織塊OB1，周期性中斷組織塊OB30，模糊化處理功能塊FC60，模糊控制表查詢功能塊FC61，反模糊化處理功能塊FC62，PID運算功能塊FC64等。