在线温度控制系统外文翻译资料

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在线温度控制系统

1. Ikhlef 1 ，M. Kihel 2 ，B. Boukhezzar 1 ，奎罗伊A. 1 ，曼苏里N. 1 1 LaboratoiredAutomatique和de ROBOTIQUE，UNIVERSITE康斯坦丁1，君士坦丁， ​​阿尔及利亚 2 LABORATOIRE微Systegrave;mes的仪表等，UNIVERSITE康斯坦丁1，君士坦丁， ​​阿尔及利亚 ameikhlef@yahoo.fr，kihel_mouloud@hotmail.com，b_boukhezzar@hotmail.com，abdou.guerroudj@yahoo.fr， nor_mansouri@yahoo.fr

摘要：

在本文中，远程温度控制系统已被提出。物理系统是通过Internet网络被实时控制的 。 为达到教育目的， 学生只使用Web浏览器通过共享用户界面来调整和测试一个PID 控制器。 PID参数是使用基本实验齐格勒-尼科尔斯调整计算规则。后续的硬件和软件实验说明中，将 远程在线实验测试和结果给出。

关键词：远程实验室; 电气工程; 温度系统; PID控制器; 在线学习。

I. 导论

互联网的巨大成功给距离学习带来了新的生机。 最近，许多机构提出了基于互联网的 课程和电子学习教育方案。 电子学习和基于互联网的工具和方法，也是一个积极的研究领域。

实验是教育计划的重要组成部分， 特别是在工程和科学实验等，像物理和化学。 然而，成本高和/或 实验的复杂性让学生难以工作在合适的条件下。 在该情况下，远程实验室似乎是最好的解决办法。 这些实验室的主要目的 是在特定的区域里和许多特定并且重要的人群中共享相同的实验设备。 此外，他们给一个远程实验访问硬件而不需要人们到达现场。 此外，其他的好处是节省时间，并减少闲置天数。

远程实验室利用互联网扩散在世界各地。 从本质上讲，它们利用基于网络的平台把一个交互界面给用户。 此接口直接通过把需要的答案传送到网络上与远程硬件进行交互的。 许多架构和平台被用于实现这些目标。 从用户的角度看，一个简单的网页浏览器（IE浏览器，火狐Mozila）与 一般一个合适的插件是必要的（JRE的小程序 基于接口，运行时引擎的基于LabVIEW的远程 实验）。

在电气工程领域，许多远程实验和在线实验室已被设计[1-4]。 他们中的一些可以用来处理基本的电子实验。

本文的目的是介绍设计细节和网上远程温度控制系统的测试过程实验。除了其经典的方面，这个选择是通过简单但是相关的事实动机的物理系统提出的。这两种识别和在线PID控制器设计都包括在远程实验。

本文组织如下：第二部分介绍了用过的硬件和软件环境。在第三节中，目标，远程技术内容和程序实验介绍。这样做既是从验设计人员或管理员的角度也是从从远程学生的角度。远程实验测试列于第四节。最后，给出了结论和一些观点。

II实验说明

本文中所描述的是在腾邦的电子科学项目的框架（欧洲maghribeen 项目由欧盟资助的社区）工作范围内进行，其中大学Constantine1是一个合作伙伴。这个项目的主要目标是通过新技术的使用，来发展电子学习在电气工程领域，尤其是实施远程实验室，实验作品中的作用。

A.硬件部分

在这一部分中，交互网络结构的设计得到了表示。这种结构允许学生使用PID控制器在温度控制系统中进行监督和控制。这种架构允许学生在实验过程中改变期望的温度值与PID控制器参数

图1.在线实验室架构

从连接到任何终端 的Intranet或Internet网络。不同种类的网络架构可用于一个iLab的[5]。 建议网络架构被表示在图1和用于该系统实验示于图 2。它是由一个温度测量系统，一个采集卡和一个服务器组成的。根据3框图显示了的闭环控制系统可知所有控制回路这些部件连接在一起。测得的温度与参考值进行比较。这两个值之间的差由PID控制器处理，该控制器将启动动作处理驱动差分信号向零接近。监督系统输出的控制是通过一个执行图形用户界面（GUI）中的实验室服务器开发的。

B.软件部分

正如在上面的部分中所讲的，在这项工作中所使用的采集卡是NI-6008卡，这是与LabVIEW开发环境[6]相兼容的。 因此，这种环境通过GUI被用于数据采集，远程监控和不同的实验参数控制。

我们注意到，LabVIEW环境可以控制内联网或使用LabVIEW网络服务器的实时的实验。 这也给通过网页浏览器来控制远程实验提供了可能性。

图2.在线实验室架构

图3.Experiment框图

在这种情况下，仅用于远程必需的软件客户是LabVIEW的运行时引擎（可自由地从美国国家仪器公司的网站下载）。

作为展示图 1，这样的环境有一个实验室服务器管理该实验和处理的Web服务器客户端访问。通过使用LabVIEW Web发布的工具effectuated 实时远程监控和控制。在这情况下，所开发的六（虚拟仪器）是在可访问的本地或通过Web浏览器Internet网络所需要的。为了远程访问该VI，服务器和IP地址共享VI的名称应该由远程客户机知道的。与此同时，已公布的第VI必须始终运行在该实验室的服务器。远程用户只有从服务器得到实验请求和接收验收后才能重新获得控制。在实验过程中，学生可以在任何时候开始并停止程序执行。他们可以随时改变所希望的温度值和PID控制器参数。此外，它也可以存储所有试验结果数据通过图中“电子表格”的格式。

III远程温度控制实验

温度子系统涉及许多日常的生命系统，例如空气调节装置，电熨斗，电烤炉和许多其

A.远程实验目标

该实验的目的可以归纳为三个这构成了学生的工作步骤的目标：

bull;根据数据对温度系统的实验鉴定。

bull;对温度系统进行开环齐格勒-尼科尔斯PID调节和测试 。

bull;对温度系统闭环齐格勒-尼科尔斯PID调节和测试。

B.准备实际工作

物理远程实验之前，同学们都获得了在温度系统中从步骤响应获得的实验数据。学生们被要求画出系统时间的响应，并确认其S形。预期曲线示于图4。

一旦曲线获得并绘制，他们应该确定 一阶延迟系统的参数：静态增益K， 时间常数和延迟以及传递函数 模型是以下形式[8]：

（1）

C.远程实验内容

作为实验目的，实验内容可以 被分为两部分：开环和闭环的PID调整和测试。

1. 开环齐格勒-尼科尔斯PID调节和测试：

一旦学生在准备期间获得了实验模型，那就直接通过开环齐格勒-尼科尔斯开环识别系统[8]获得一个PID控制器。该参数ķ p ，和是答案曲线的函数斜率 a和模型延迟。

从用户端看，远程学生有一个接口直接引进的PID参数，在一个真正的通过网络浏览器的物理系统上远程测试。此接口允许学生在实时跟随调节Web浏览器上的物理系统响应。如果一个错误结果被获得为饱和或过冲，那么学生就要做一个分析工作，调整参数。

学生界面示于图5。对于开放式和闭环的情况下，对已实施的控制器使用LabVIEW测量服务器具有以下转移功能（2）图。

图4延迟的一阶系统的开环答案。

5.图学生界面来调整PID控制器

图6与比例作用振荡闭环的答案。

1. 闭环齐格勒-尼科尔斯PID调节和测试：

在闭环的情况下，该过程通过可变增益 K 0被控制在闭合回路具里。如图6所示，直到系统开始振荡该系数才开始调整。 K 0的值引起振荡的开始，振荡周期T 0然后用于调整三个PID参数[8]。

IV实验结果

为了说明本文实验所述的性能，对不同的的PID参数对系统响应参数的影响不同进行了研究。

图 7和图 8表示温度系统响应当PID参数从齐格勒尼科尔斯调谐开放环（ZNOL）和闭环（ZNCL)方法.那些接口，经由控制该系统 web浏览器示于图 9。

图7 与来自ZNOL调谐PID参数.Temperature系统响应。

Fig. 8. Temperaturesystem responsewith PID parameterstuned from ZNCL

Fig. 9. Graphical user interface as displayed on remoteclient web browser.

V. 结论

网上远程温度控制系统提出了教育的目的。一个简单的Web浏览器在学生访问物理实验的过程中得到了应用。试验被用于一个PID控制器的Ziegler-Nichols整定规则即时的情况下测试。 该控制系统已成功在网上测试。从一个角度来看，一个的iLab共享架构（ISA）将用于共享因特网网络上的实验。

致谢

该项目已资助与支持 欧洲委员会。 本出版物仅反映意见的作者，该委员会可以不承担责任对于可被制成包含的信息的任何使用在其中。

参考

[1] TA Fjeldly和MS书珥，劳顾网页实时运行通过互联网电子实验。威利- InterScience的，2003。

[2] A.列娃和F Donida，“关于PID自整定的远程实验室，”处理。国际会计师联合会第17届世界大会。韩国，第8147-8152，2008年7月。

[3] B. Aktan，CA博胡什，LA Crowl和MH肖尔，“远程学习适用于控制工程实验室“，IEEE交易上 教育，卷。 39，第320-326，1996。

[4]的PH吴和CH阔，“远程的设计和实施 自动控制实验室：采用PID控制，例如，“ Sience与工程，卷淡江杂志。 11，第219-228， 2008年。

[5]五贾德森等人，“The iLab的共享架构：一个Web服务 基础设施建设互联网访问实验室社区“ 出发IEEE，卷。 96，第6号，第930-951，2008年6月。

[6] LabVIEW软件平台，网址：http://www.ni.com/labview。

[7] P.张，先进的工业控制技术。 2010。

[8] GF富兰克林，DJ鲍威尔，和A. EMAMI-Naeini，反馈控制 动态系统。 Prentice Hall出版社，2002年 图。 如显示在remoteclient Web浏览器9的图形用户界面

基于PLC的PID温度 - 模糊控制系统的设计与仿真

曹卫兵 机械与电气工程学院，石河子大学，石河子，中国电子邮件：cwb_mac@shzu.edu.cn

孟清涧* 机械与电气工程学院， 石河子大学，石河子，中国 电子信箱：mengqjian@sina.com

摘要

温度控制在工业控制中起着非常重要的作用。这是四个工业控制参数之一。基于PLC（可编程控制器）上的传统的PID控制和当前流行的基础控制计划模糊控制相结合的智能控制，实现的控制算法的整体设计，并实现大规模，模糊控制用于提高减震性能的系统，减少超调，但在小范围使用PID控制中，为了提高该系统的响应速度，加快响应过程，给出一个参考模型来实现仿真系统的 MATLAB

关键词：PLC; 温度; PID控制; 模糊控制

I. 简介

温度控制在工业自动化控制中起着非常重要的作用。如钢铁加热冶炼过程，可以实现性能指数.这个设计塑料敲定的过程中也需要保持一定的温度。但温度控制系统是大惯量复杂的过程，对象，纯滞后，多变量参数。目前，主要采用PID （比例，积分，微分）控制模式[1-2]。通过这种方式，不同的控制与不同的PID的对象的PID参数的选择是很挺头痛的 .它需求有一定的实践经验。模糊控制[3-4]是一种控制器语言。

它可以模仿人的思维，实现模式人类经验的控制。 它可以反映控制器的近似最优控制的行为，并有较强的鲁棒性和稳定性。适应不同对象控制，并与PLC组合（可编程控制器） 是新的热点研究。本文的热点和重点使用传统的PID控制技术和目前流行模糊控制技术的智能化控制实现温度的控制。

II 控制器设计

1. 整体设计方案

随着温度控制系统对各种控制功能的响应缓慢 .工程的控制变量通常使用一个一阶惯性系统作为其系统模型。因为在实际生产过程中，给定的值假设为T0，低于给定值，使用模糊控制策略，控制器工作在非线性区域，有最大效率，加热器工作，以减少升温时间， 更接近一个给定值并逐渐降低控制，以防止系统过冲切换。 最后， 当与给定值的温度差为少 于一个给定值时，切换到线性PID控制工作控制器，减少了稳态误差，提高了系统和干扰的稳定性。图1是 原理图。

图1 系统理论图

B. 模糊控制器的设计

通过分析，系统输入值应设定为温度值和温度值反馈值.输出值是不同的.它是工作效率加热器模糊控制器的设计，唯一的选择错误输入不是满意的控制效果，所以选择误差及其误差率作为输入，为e，EC，加热器的工作效率作为输出，设为u。

1）模糊域

通常在语言变量[5]领域，它还是被分为有限数量的文件。 E，EC和U被分为分：负大，负中，负小

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