基于西门子工业软件的仿真系统设计-一阶惯性加纯滞后对象 - 百度（精）

对于工业上连续变化的被控对象,可采用连续PID控制器FB41来对其进行控制。比如对于流量的控制,其控制实现过程如图3-6所示:

r(te(t c(t u(t PID控制器 FB41 阀流量 图3-6 流量控制

首先应创建一个项目:打开Step7的SIMATIC管理器,创建一个“chengli”的项目。新建的S7程序中已经自动插入了OB1快,系统读取程序都必须通过OB1,点击打开“OB1”。

打开OB1后,在左边程序元素窗口里依次单击:库> Standard library > PID Congtrol

Blocks 可以找到。

点击创建功能块FB41,点击对其进行仿真,然后点击按钮进行下载,如图3-7所示。

插入并打开变量表“PID_Q”,根据其背景数据块DB41输入要调整和输入输出的变量数据,点击RUN—P运行系统,并点击按钮对其进行监视,在监视过程中可以通过按钮对相应的参数进行修改,其监视过程如图3-8所示[10]。

图3-7 STEP 7新建项目

图3-8 正在监视/控制变量的变量表 4 被控对象的仿真与界面开发

4.1 程序设计

4.1.1 一阶惯性加纯滞后数学模型的差分转化

对于工业过程控制中的连续变化的参数,如温度、流量、压力、物位等系统,可以简化为一阶惯性纯滞后的数学模型来描述。 其数学模型为:

e T S K s G s 1 (τ-+= (4-1

上式中:K 为对象的静态增益;

T 为对象的时间常数; τ为对象的纯滞后常数。

将被控对象的数学模型(4-1转化为所对应的微分方程[11]: (((τ-=+t Kr t c t c dt d T (4-2

设其采样周期为T 0,则其微分方程(4-2转化为所对应的差分方程,其差分方程为:

[][] []??? ? ??? ?- =+--T T n Kr n c n c n c T 00 1τ (4-3

上式中:[]n c 为第n 次采样的输出值; []1-n c 为第n-1次采样的输出值; ?? ? ???? ?- T n r 0τ 为第T n 0 τ

-次采样的输入值。