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針對磚瓦、水泥生產等行業(yè)的自動精確配料的問題，提出一種基于PLC控制，算法采用模糊控制方法，設計一種在誤差、誤差變化率范圍內的模糊控制器。由于經典PID調節(jié)器參數一旦設定就保持不變，屬于線性定?？刂?，因而不能滿足配料這種非線性特定，而模糊控制又有難以解決靜態(tài)誤差的缺陷，但兩者結合后的模糊PID調節(jié)器可以實時調整參數，確保配料過程的精確，并為投入實際生產提供了理論依據。研究結果表明，采用模糊控制系統比傳統PID調節(jié)器輸出響應快、無超調等優(yōu)點，能夠很好地解決自動精確配料的問題，而且相對于自帶PID調節(jié)的控制器成本要低很多，從而產生了較高的經濟效益。
磚瓦配料自動控制系統
磚瓦生產原料視當地原料而定，一般有頁巖、煤矸石等原料，按情況分配料斗數目，根據數目設定電子皮帶秤配料線組成。
自動配料系統加電后，皮帶驅動電機開始旋轉，微處理機根據當前操作控制電機轉速。料斗中的物料落在落料區(qū)，經皮帶運送到達稱重區(qū)，由電子皮帶秤對皮帶上的物料進行稱重。稱重傳感器根據所受力的大小輸出一個電壓信號，經變送器放大，輸出一個正比于物料重量的計量電頻信號。該信號送至上位機的接口，經采樣后并轉換成一個流量信號，在上位機上顯示當前流量值。同時將此流量信號送至PLC接口，PLC根據誤差e和差變化率ec進行模糊推理，經反模糊化輸出給變頻器，以此來改變變頻器的輸出值，從而改變驅動電動機的轉速。調整給定量，使之與設定值相等，完成自動配料過程。
模糊PID控制
PID控制是最常用的經典控制方法，控制作用u由偏差e的比例、積分、微分三項之和給出，如果控制中的只包括比例和積分兩項，則為PI控制，如果控制中只包括比例微分兩項，則為PD控制?？刂浦械谋壤鲆鍷p、積分增益Ki和微分增益Kd均為常數，一旦控制設計好以后，在控制中不在改變，因此PID控制屬于線性定常控制。
磚瓦配料控制系統主要是控制物料重量恒定、物料的重量與料斗的流量、物料的重量、皮帶的轉速有關，配料系統具有非線性的特定，采用經典PID控制無法達到滿意的控制效果。模糊控制對于這些經典控制理論所不能解決的非線性、時變的系統而言，具有它的優(yōu)越性。但模糊控制對于靜態(tài)性能相對較差。經典PID控制可以保證控制精度，消除靜態(tài)誤差。因此采用模糊控制與PID控制相結合，就能夠使控制系統的性能得到較大的改善。
該系統由常規(guī)PID控制和模糊推理控制兩部分組成，以偏差e和偏差變化率ec（de/dt）作為模糊控制器的輸入，根據模糊控制規(guī)則對PID參數進行自適應調整，以滿足不同e和ec時對控制參數的要求。該系統實現自調整PID參數的計算公式如下：kp=k′p+△kpki=k′i+△kikd=k′d+△kd
式中k′p、k′i、k′d—PID參數的初始值，△kp、△ki、△kd為模糊控制器的輸出kp、ki、kd為最終輸出的控制參數值。
4軟件實現
當系統開始工作時，啟動配料生產線。首先系統程序進行初始化，通過上位機或觸摸屏設置配料配比，檢查料斗有無物料。若無物料，向料斗送料，啟動配料生產線，由電子皮帶秤進行稱重并實時計量，CPU計算得實時流量及累計流量。若設定流量與實際流量有偏差，調節(jié)器根據系統控制要求比較設定值與實際流量的偏差，經PID調節(jié)改變輸出信號以控制變頻器對輸送電機的速度調節(jié)，從而實現恒流量控制。根據配比各輔料同時混合計量，并按配方工藝要求添加。
由于經典PID調節(jié)器參數一旦設定就保持不變，屬于線性定常控制，因而不能滿足配料這種非線性特定，而模糊控制又有難以解決靜態(tài)誤差的缺陷，但兩者結合后的模糊PID調節(jié)器可以實時調整參數，確保配料過程的精確，并為投入實際生產提供了理論依據。
PID調節(jié)器參數設定方法：試湊法
它是在生產實踐中總結出來的行之有效的方法，并在現場中得到了廣泛的應用。
這種方法的基本程序是先根據運行經驗，確定一組調節(jié)器參數，并將系統投入閉環(huán)運行，然后人為地加入階躍擾動（如改變調節(jié)器的給定值），觀察被調量或調節(jié)器輸出的階躍響應曲線。若認為控制質量不滿意，則根據各整定參數對控制過程的影響改變調節(jié)器參數。這樣反復試驗，直到滿意為止。
經驗法簡單可靠，但需要有一定現場運行經驗，整定時易帶有主觀片面性。當采用PID調節(jié)器時，有多個整定參數，反復試湊的次數增多，不易得到最佳整定參數。
下面以PID調節(jié)器為例，具體說明經驗法的整定步驟：
⑴讓調節(jié)器參數積分系數S0=0，實際微分系數k=0，控制系統投入閉環(huán)運行，由小到大改變比例系數S1，讓擾動信號作階躍變化，觀察控制過程，直到獲得滿意的控制過程為止。
⑵取比例系數S1為當前的值乘以0.83，由小到大增加積分系數S0，同樣讓擾動信號作階躍變化，直至求得滿意的控制過程。
(3)積分系數S0保持不變，改變比例系數S1，觀察控制過程有無改善，如有改善則繼續(xù)調整，直到滿意為止。否則，將原比例系數S1增大一些，再調整積分系數S0，力求改善控制過程。如此反復試湊，直到找到滿意的比例系數S1和積分系數S0為止。
⑷引入適當的實際微分系數k和實際微分時間TD，此時可適當增大比例系數S1和積分系數S0。和前述步驟相同，微分時間的整定也需反復調整，直到控制過程滿意為止。
注意：仿真系統所采用的PID調節(jié)器與傳統的工業(yè)PID調節(jié)器有所不同，各個參數之間相互隔離，互不影響，因而用其觀察調節(jié)規(guī)律十分方便。

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