چکیده

هدف اصلی پژوهشهای محققین از ابتدا تا کنون جامه عمل پوشاندن به ایدهها و روشی های تئوری بوده که این امر موضوع ارتباط دانشگاه با صنعت را به مقوله بسیار مهمی تبدیل کرده است. در دهه های اخیر با توجه به مزایا و برتری کنترل کنندههای مرتبه کسری (FOC) نسبت به کنترل کننده های کلاسیک، پیادهسازی و بکارگیری FOC ها در کاربردهای مختلف، مورد توجه محققین رشته کنترل بوده است. تحقق تلاش های چندین سالهای محققین در زمینه پیاده سازی FOC ها و فراهم کردن بستری برای بکارگیری این کنترل کنندهها در صنعت، انگیزه اصلی انجام این پروژه بود. در این پایان نامه با هدف طراحی و ساخت جعبه ابزاری به منظور استفاده از کنترل کنندههای مرتبه کسری در صنعت، کنترل کنندههای مرتبه کسری مختلف از قبیل Lead/Lag ،TID ،PID و CRONE با هدف بهبود کنترلی پروسههای صنعتی، با استفاده از کنترل کنندههای منطقی برنامه پذیر PLCپیادهسازی شدهاند. به این منظور روشهای مختلف تقریب اپراتورهای مشتق انتگرال مرتبه کسری به کار گرفته شده است. با بکارگیری این روش ها، از نرم افزار STEP7 جهت پیادهسازی FOC ها در PLC زیمنس استفاده شده است. همچنین به منظور سهولت استفاده و افزایش بهرهوری این کنترل کنندهها در صنعت، از نرم افزار گرافیکی WinCC به جهت واسط انسان-ماشین (HMI) استفاده شده است. این نرمافزار به کاربر این امکان را میدهد که بدون ارتباط مستقیم با PLC و از طریق کامپیوتر که با استفاده از شبکه PROFIBUS یا MPI با PLC در ارتباط است، کنترلی کننده مورد نظر و روشی تقریب مناسب را انتخاب کرده و ضرایب مربوطه از قبیل پارامترهای کنترل کننده، مرتبه تقریب و زمان نمونه برداری را وارد کند. تمام کنترل کنندههای مرتبه کسری پیادهسازی شده به همراه روش های مختلف تقریب به صورت یک جعبه ابزار در دو نرمافزار مذکور گردآوری شدهاند. در نهایت برای آزمون کنترل کنندههای پیادهسازی شده، نتایج شبیه سازی در نرم افزار متلب با نتایج به دست آمده در PLC مقایسه شده و نتایج حاصل، صحبت کارکرد کنترل کننده های پیاده سازی شدہ نشان می دھلا۔

کلمات کلیدی: کنترل کنندههای مرتبه کسری، کنترل کنندههای منطقی برنامه پذیر، تقریب اپراتورهای مشتق انتگرال مرتبه کسری، واسطهای انسان-ماشین.

فهرست مطالب

فصل اول:مقدمه

با وجود پیشینه ی چندین ساله حساب دیفرانسیل و انتگرال مرتبه کسری، ظهور این رشته در شاخههای مختلف علوم s مپنل، سي به چند دهه اخیر برمیگردد. امروزه کاربردهای حساب دیفرانسیل و انتگرال مرتبه کسری به خصوصی در تئوری کنترلی، توجه محققین این رشته را به خود جلب کرده است. در دهههای اخیر استفاده دینامیک مارتیه ی کسری در مدل کردن سیستم های واقعی بسیار کارآمد بوده است . همچنین کاربردها و کارآیی کنترل کنندههای مرتبهی کسری (FOC) در عملی توانسته است توجه زیادی را به خود جلب نماید .علاوه بر آن برتری این کنترل کننده ها نسبت به کنترل کننده های مرتبه صحیح به خصوصی در کنترل سیستمهای مرتبه کسری در مقالات متعددی به اثبات رسیده است  در چند دهه اخیر، این برتری و مزایا انگیزه لازم برای گسترش استفاده از این کنترل کنندهها را در محققین ایجاد کرده است، به طوری که والریو جعبه ابزاری ” با عنوان کنترل غیرصحیح ” در نرمافزار متلب به منظور گسترش و پیادهسازی کنترل کننده های مرتبه کسری با استفاده از روشهای تقریب مختلف اپراتورهای مرتبه کسری ارائه کرده است .این جعبه ابزار با نام ninteger در دسترس است که شامل کنترل کنندههای PID ،CRONE مرتبه کسری، روشهای مختلف تقریب اپراتورهای مرتبه کسری و همچنین انواع توابع مورد نیاز برای تحلیل و شبیه سازی سیستم های کنترل مرتبه کسری است. با توجه به کاربردها و مزایای کنترل کنندههای مرتبه کسری، استفاده از این کنترل کنندهها در صنعت می تواند کمک شایانی به بهبود کنترل پروسههای صنعتی کند. با این وجود استفاده آسان از این کنترل کننده ها در صنعت، نیاز به جعبه ابزاری مشابه جعبه ابزار مذکور در نرم افزارهای صنعتی دارد. امروزه کنترل کنندههای منطقی برنامه پذیر (PLC) جایگاه ویژهای در صنعت داشته و به طور وسیعی در اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. این کنترل کننده ها که جایگزین مدار فرمان رلهای شدهاند موجبات پیشرفت هرچه بیشتر اتوماسیون صنعتی را فراهم آوردهاند. گستردگی استفاده PLCها در صنعت از یکسو و کارآیی کنترل کنندههای مرتبه کسری از سوی دیگر، انگیزه اصلی این پروژه جهت طراحی جعبه ابزاری به منظور پیادهسازی کنترل کنندههای مرتبه کسری در PLC بوده است. در طی ۲۰ سال گذشته تلاشی های زیادی برای بکارگیری روش های مختلف جهت پیاده سازی کنترل کنندههای مرتبه کسری در تئوری کنترل انجام شده است. در دهههای اخیر پیاده سازی کنترل کنندههای مرتبه کسری مختلف با استفاده از PLC برای کنترل پروسهای خاص، موضوع نگارش برخی از مقالات بوده است. برای مثال در به تنظیم اتوماتیک ” کنترل کننده PID مرتبه کسری با استفاده از یک PLC پرداخته شده است. در مقاله مذکور پس از معرفی روش تنظیم، با استفاده از تقریب اپراتورهای مرتبه کسری PID، این کنترل کننده در PLC پیادهسازی شده است. همچنین در ۱۷ ابرای کنترل فشار هوای تانک یک سیستم هیدرولیک، کنترل کننده مقاوم CRONE در PLC پیاده سازی شده است. با این وجود فقدان مرجعی کامل برای استفاده از کنترل کننده های مرتبهی کسری مختلف (Lead/Lag ،TID ،PID و CRONE) در صنعت، همچنان احساس می شود. هدف از انجام این پروژه نیز، فراهم کردن بستری برای استفاده بیشتر و سادهتر از این کنترل کنندهها در صنعت است. برای رسیدن به این هدف، کنترل کننده های مرتبهی کسری رایج در صنعت از قبیل PID،Lead Lag ،TID و CRONE مرتبه کسری با استفاده از روشیهای مختلف تقریب، پیادهسازی شدهاند. در نهایت تمام این کنترل کننده ها به صورت یک جعبه ابزار در نرم افزار STEP7 به منظور سهولت پیادهسازی کنترل کننده های مرتبه کسری گردآوری شدهاند. همچنین به منظور استفاده سادهتر از این کنترل کنندهها، از نرمافزار گرافیکی WinCC برای HMI” استفاده شده است. این نرم افزار به کاربر این امکان را می دهد که بدون وارد شدن به برنامه نوشته شده در PLC از کنترل کنندههای مرتبه کسری پیادهسازی شده در PLC استفاده کرده و نتایج حاصل از کنترل پروسه صنعتی را مشاهده کند. بخش های مختلف این پایان نامه که در ادامه آورده شده است به شرح زیر است. در فصل دوم کنترل کنندههای متداول از قبیل Lead/Lag ،TID ،PID و CRONE مرتبه کسری معرفی شده است. فصل سوم به معرفی و توضیح روش های مختلف تقریب اپراتورهای مشتق انتگرال مرتبه کسری اختصاص یافته است. در فصل چهارم ابتدا مختصری در مورد کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر و واسطهای انسان-ماشین و سپس به معرفی چگونگی پیادهسازی کنترل کنندههای مرتبه کسری توسط PLC با استفاده از روشهای مختلف تقریب پرداخته شده است. فصل پنجم نیز به منظور بررسی صحت برنامههای نوشته شده در نرم افزارهای 7 STEP و WinCC به ارائه مثالهای شبیه سازی شده کنترل کننده های مرتبه کسری در این نرم افزارها و مقایسه آنها با نتایج شبیه سازی در نرم افزار متلب پرداخته است. فصل ششم نیز به نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات اختصاص داده شده است. همچنین در پیوست آساختار کلی برنامه های کنترلی نوشته شده در نرمافزار STEP7 جهت پیادهسازی کنترل کننده های مرتبه کسری در PLC آورده شده است. در پیوست با نیز جهت آشنایی بیشتر l کنترل کنندههای منطقی برنامه پذیر s واسطهای انسان – ماشین، توضیحاتی ارائه شده است.

پنجره انتخاب کنترل کننده های م رتبه کسری درنرم افزار WinCC

پنجره انتخاب کنترل کننده های م رتبه کسری درنرم افزار WinCC

فصل دوم:معرفی کنترل کننده های مرتبه کسری

۴.۲ کنترل کننده TID مرتبه کسری

در  نوع خاصی از کنترل کننده PID ارائه شده است که در آن جزء تناسبی PID به وسیله تابع جایگزین شده است که ۶ یک عدد حقیقی غیر صفر است. در نتیجه این جایگزینی، کنترل کننده TID که ساختار آن در شکل ۳۰۲ نشان داده شده است، حاصل می شود. همچنین با جایگزینی مشتق و انتگرال مرتبه صحیح موجود در ساختار این کنترل کننده توسط مشتق و انتگرال مرتبه کسری به کنترل کننده TID مرتبه کسری میرسیم. تابع تبدیل کنترل کننده TIDمرتبه کسری در رابطه زیر نشان داده شده است.

2-1-مقدمه ای برمبانی حساب دیفرانسیل وانتگرال مرتبه کسری   6

2-2-مقدمه ای بر کنترل کننده های مرتبه کسری 7

2-3-کنترل کننده PID مرتبه کسری 8

2-4- کنترل کنندهTID مرتبه کسری 12

2-5- کنترل کنندهLead/Lag مرتبه کسری 13

2-6- کنترل کنندهCRONEا       14

2-6-1-نسل اول   15

2-6-2-نسل دوم 15

پنجره کنترل کننده PID مرتبه کسری با روش تاستین+موییر در نرم افزار WinCC

پنجره کنترل کننده PID مرتبه کسری با روش تاستین+موییر در نرم افزار WinCC

فصل سوم:تقریب اپراتورهای مشتق/انتگرال مرتبه کسری

۱. مقدمه

با توجه به ماهیت و بعد نامحدود اپراتورهای مشتق / انتگرال مرتبه کسری، استفاده از تقریب این اپراتورها در مدل سازی و پیادهسازی سیستمها و کنترل کننده های مرتبه کسری، امری اجتناب ناپذیر است. روشهای مختلفی برای تقریب مرتبه محدود این اپراتورها در مقالات متعدد معرفی شده است .به هر حال اولین مرحله در پیادهسازی دیجیتالی کنترل کننده های مرتبه کسری با استفاده از سیستم های مبتنی بر پروسسور از قبیل PLC، گسستهسازی اپراتورهای مشتق / انتگرال مرتبه کسری است. در حالت کلی دو روش مستقیم و غیرمستقیم برای گسستهسازی این اپراتورها وجود دارد. با اعمال روش های گسستهسازی بر اپراتورهای مشتق / انتگرال مرتبه کسری،تابع تبدیل یک کنترل کننده مرتبه کسری در نهایت به فرم زیر بدست خواهد آمد.

3-1-مقدمه 18

3-2-روش مستقیم 19

3-3-روش غیر مستقیم  22

درجه آزادی کنترل کننده های PID مرتبه صحیح وکسری

درجه آزادی کنترل کننده های PID مرتبه صحیح وکسری

فصل چهارم:پیاده سازی کنترل کننده های مرتبه کسری ومعرفی برنامه

۴. ۱. مقدمه

کنترل کنندههای منطقی برنامه پذیر در واقع نوعی کامپیوتر هستند که متناسب با برنامهای که در آن نوشته می شود کنترل پروسههای صنعتی را به عهده می گیرند. این کنترل کننده ها به طور کلی از سه قسمت تشکیل شده اند که شامل کارتهای ورودی، واحد پردازش مرکزی (CPU) و کارت های خروجی” میباشد که ورودی های سیستم تحت کنترل از طریق کارتهای ورودی دریافت و مطابق با برنامه نوشته شده در CPU، پس از پردازش ورودیها، خروجی های لازم از طریق کارتهای خروجی به سیستم ارسال میگردد. امروزه با توجه به مزایای این کنترل کننده ها، در اکثر مراکز صنعتی استفاده از مدارهای رله کنتاکتوری جای خود را به PLC ها داده اند. در بین انواع این کنترل کننده ها که توسط شرکت های مختلف ساخته میشوند و ماهیت یکسانی دارند، PLCهای زیمنس  با کارائی مناسب و رعایت استانداردهای IECl جایگاه ویژه ای در صنعت دارند. در این پروژه از PLC زیمنس برای پیادهسازی کنترل کنندههای مرتبهى کسری استفاده شده است. در این PLC ها از نرمافزار STEP7 برای برنامه نویسی استفاده میشود. امروزه در بحث اتوماسیون صنعتی و کنترل پیشرفته ی پروسههای صنعتی بایستی بتوان پروسه ی تحت کنترل را مدیریت کرده و از وضعیت کنترل پروسه در هر لحظه با خبر بود و بتوان در صورت لزوم به سادگی پارامترهای کنترل کننده را تنظیم نمود. برای رسیدن به این اهداف از واسطهای انسان-ماشین (HMI) استفاده می شود. در این پروژه نیز برای کنترل بهتر و مشاهدهی وضعیت پروسه ی تحت کنترل و همچنین تنظیم پارامترهای کنترل کننده از نرم افزار WinCC که از خانواده ی محصولات شرکت زیمنس است به عنوان HMI استفاده شده است.

همانطور که بیان شد در این پروژه برای پیادهسازی کنترل کنندههای مرتبه کسری با استفاده از کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر از PLCهای خانواده زیمنسی استفاده شده است که نرم افزار برنامه نویسی این کنترل کننده ها از خانواده SIMATIC با نام STEP7 است. این نرم افزار که یکی از کاملترین نرم افزارهای موجود از خانواده PLC ها است دارای استاندارد 131 IEC بوده و قابلیت برنامهنویسی به زبانهای مختلف را داراست. در این پروژه برای پیادهسازی کنترل کنندههای مرتبه کسری با استفاده از این نرمافزار از زبان برنامه نویسی STL” که یکی از زبانهای سطح بالاست استفاده شده است. همچنین برای استفاده راحتتر از این کنترل کنندهها در صنعت، تمام کنترل کنندهها در یک پروژه و به صورت یک پکیج نوشته شده است. به این صورت که با انتخاب هر کنترل کننده، فانکشن مربوط به آن انتخاب شده و اجرا میگردد. همچنین در این پروژه از سیستم HMI و نرمافزار WinCC که یکی از نرم افزارهای خانواده زیمنسی است استفاده شده است. این نرم افزار به کاربر این امکان را می دهد که بدون وارد شدن به برنامه نوشته شده در PLC از طریق کامپیوتر و با استفاده از نرم افزار WinCC کنترل کننده مورد نظر را انتخاب کند. در نهایت تمام کنترل کننده های مرتبه کسری پیادهسازی شده در PLC به صورت یک جعبه ابزار در نرمافزارهای STEP7 و WinCC طراحی شده است. برای استفاده از این جعبه ابزار در صنعت نیازی به وارد شدن به محیط برنامه نویسی PLC نیست بلکه کاربر به راحتی می تواند از طریق کامپیوتر و نرم افزار WinCC مطابق شکل ۱.۴ کنترل کننده مرتبه کسری مورد نظر را انتخاب کند. لازم به ذکر است که ارتباط کامپیوتر و PLC از طریق شبکه MPI یا PROFIBUS برقرار می شود.

4-1-مقدمه  24

4-2-برنامهPID مرتبه کسری 26

4-2-1-روش مستقیم 29

4-2-1-1-روش تاستین 32

4-2-1-2-روش اویلر 36

4-2-1-3-روش Al-alaouiا  36

4-2-1-4-روش سیمپسون 37

4-2-2-روش غیرمستقیم 37

4-2-2-1-روشOustaloupا   37

4-2-2-2-روشCarlsonا  39

4-2-2-3-روشCfehighا    40

4-3-برنامه TID مرتبه کسری 40

4-4-برنامه Lead/Lag مرتبه کسری       41

4-5-برنامه CRONEا     44

4-5-1-نسل اول کنترل کننده CRONEا     46

4-5-2-نسل دوم کنترل کننده CRONEا    47

ساختار کنترل کننده TID

ساختار کنترل کننده TID

فصل پنجم:شبیه سازی و آزمون کنترل کننده های پیاده سازی شده

۵. ۱. مقدمه

در این فصلی برای بررسی صحت برنامه نوشته شده مربوط به کنترل کننده های مرتبه کسری، از نتایج مقالات معتبر استفاده شده است. برای این منظور از سیستم و کنترل کننده پیشنهاد شده در مقالات مذکور برای آزمون کنترل کننده های مرتبه کسری پیادهسازی شده در PLC استفاده شده است. بنابراین پس از پیادهسازی سیستم پیشنهادی در PLC و وارد کردن ضرایب کنترل کننده، انتظار میرود نتایج به دست آمده از مقالات و PLC یکی باشند. پس از پیادهسازی سیستم در PLC و ایجاد ارتباط بین PLC و HMI، نتایج حاصل، از طریق نرمافزار WinCC و نمودار مربوطه به دست میآید. در بخشهای بعد هر کدام از کنترل کننده ها برای کنترل سیستم مورد نظر استفاده شده و نتایج پاسخ پله سیستم حلقه بسته در کنار نتایج به دست آمده در نرمافزار متلب مورد بررسی قرار میگیرد.

۶.۵ جمع بندی

در این فصلی برای نشان دادن صحبت کارکرد کنترل کنندههای مرتبه کسری موجود در جعبه ابزار طراحی شده، از سیستم و کنترل کننده پیشنهاد شده در مقالات معتبر استفاده شد. پس از وارد کردن ضرایب کنترل کننده با استفاده از نرمافزار WinCC و همچنین پیادهسازی سیستم مورد نظر در PLC و اجرای برنامه کنترلی، پاسخ پله حلقه بسته سیستم بدست آمد. در نهایت برای اطمینان از صحت کارکرد کنترل کننده های مرتبه کسری در PLC نتایج بدست آمده با شبیه سازیهای انجام شده در نرمافزار متلب مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج حاصل از این مقایسه، صحت کارکرد کنترل کننده های مرتبه کسری پیادهسازی شده در PLC را نشان داد.

5-1-مقدمه  51

5-2-آزمون برنامه PID مرتبه کسری 51

5-3- آزمون برنامهTID مرتبه کسری 52

5-4- آزمون برنامهLaed/Jagمرتبه کسری 55

5-5- آزمون برنامهCRONEا    57

5-6-جمع بندی  57

ساختار یستم کنترل CRONE

ساختار یستم کنترل CRONE

فصل ششم:نتیجه گیری وپیشنهادات

6-1- نتیجه گیری

هدف اصلی پژوهشی های محققین از ابتدا تا کنون جامه عملی پوشاندن به ایدهها و روشهای تئوری بوده است. امروزه با توجه به پیشرفت چشمگیر در تئوری کنترل و با توجه به اهمیت کنترل پروسه های صنعتی در صنایع مختلف، موضوع ارتباط دانشگاه با صنعت به مقوله بسیار مهمی تبدیل شده است. در دهه های اخیر پیادهسازی و به کارگیری کنترل کننده های مرتبه کسری در کاربردهای مختلف، یکی از دغدغه های اصلی محققین رشته کنترل بوده است. تحقق تلاش های چندین ساله ی محققین در زمینه پیادهسازی کنترل کنندههای مرتبه کسری و فراهم کردن بستری برای به کارگیری این کنترل کنندهها در صنعت، انگیزه لازم برای انجام این پروژه را فراهم ساخت. در این پایان نامه کنترل کننده های پرکاربرد مرتبه کسری با هدف بهبود کنترل پروسه های صنعتی، با استفاده از کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر پیادهسازی شدند. به این منظور ابتدا ساختار کنترل کننده های مرتبه کسری از قبیل Lead/Lag ،TID ،PID وCRONE معرفی شدند. در فصلهای بعد روشهای مختلف تقریب اپراتورهای مشتق / انتگرال مرتبه کسری بیان شدند و با به کارگیری این روش ها، جعبه ابزاری برای سهولت استفاده از این کنترل کنندهها در صنعت با استفاده از نرم افزارهای صنعتی STEP7 و WinCC طراحی و ساخته شد. در نهایت برای بررسی صحت برنامه های کنترلی نوشته شده در نرم افزارهای مربوط، شبیه سازی های انجام شده در PLC و متلب در مقایسه با هم مورد بررسی قرار گرفتند و نتایج این بررسی صحبت کارکرد کنترل کننده های پیادهسازی شده در PLC را نشان داد.

6-1-نتیجه گیری 60

6-2-پیشنهادات     60

نمایش الگوریتم کانونیکال فرم IIR

نمایش الگوریتم کانونیکال فرم IIR

فهرست تصاویر

2-1-ساختار کنترل کننده PIDا      9

2-2-درجه آزادی کنترل کننده های PID مرتبه صحیح وکسری 10

2-3-ساختار کنترل کننده TIDا     12

2-4-ساختار سیستم کنترل CRONEا   15

3-1-نمایش کانونیکال فرم IIRا     19

3-2-روش مستقیم تقریب اپراتورهای مرتبه کسری 20

3-3-روش غیرمستقیم تقریب اپراتورهای مرتبه کسری 22

4-1-پنجره انتخاب کنترل کننده های مرتبه کسری درنرم افزار WinCCا  26

4-2-پنجره انتخاب روش تقریب کنترل کننده PID مرتبه کسری درنرم افزار 27

4-3-بلوک PID مرتبه صحیح طراحی شده توسط شرکت زیمنس در نرم افزار          28

4-4-بلوک دیاگرام کنترل کننده PID ساخت شرکت زیمنس 30

4-5-بلوک PID مرتبه کسری در میط STEP7ا  31

4-6-برنامه استفاده شده درمتلب جهت بسط توابع مولد با استفاده از روش CFEا      34

4-7-پنجره کنترل کننده PID مرتبه کسری با روش تاستین+مویییر در نر م افزارWinCCا  35

4-8-پنجره کنترل کننده PID مرتبه کسری          39

4-9-بلوکTID مرتبه کسری درمحیط STEP7ا     41

4-10-پنجره کنترل کننده TID مرتبه کسری      42

4-11-بلوک Lead/Lag مرتبه کسری درمحیط STEP7ا     43

4-12-پنجره کنترل کننده Lead/Lag مرتبه کسری درنرم افزار 44

4-13- پنجره کنترل کننده CRONE درمحیطSTEP7ا       45

4-14- پنجره کنترل کننده CRONEدر نرم افزار    45

4-15-پنجره نسل اول کنترل کننده   47

4-16-پنجره نسل دوم کنترل کننده    49

5-1-پاسخ پله سیستم حلقه بسته با استفاده از Pid مرتبه کسری درمتلب 53

5-2- پاسخ پله سیستم حلقه بسته با استفاده ازPID مرتبه کسری در PLCا     53

5-3- پاسخ پله سیستم حلقه بسته با استفاده ازTID مرتبه کسری درمتلب 54

5-4- پاسخ پله سیستم حلقه بسته با استفاده ازTIDمرتبه کسری در PLCا   54

5-5- پاسخ پله سیستم حلقه بسته با استفاده از Lead/Lag مرتبه کسری درمتلب 56

5-6- پاسخ پله سیستم حلقه بسته با استفاده از Lead/Lag مرتبه کسری در PLCا   56

5-7- پاسخ پله سیستم حلقه بسته با استفاده ازCRONE2 درمتلب    58

5-8- پاسخ پله سیستم حلقه بسته با استفاده از2CRONE در PLcا     58

لیست جداول

2-1-اثرافزایش پارامترهای PID برمشخصات سیستم حلقه بسته    9

3-1-توابع مولد 21

4-1-پارامترهای ورودی-خروجی بلوکFB41ا       29


Abstract

In this thesis, various fractional order controllers (FOCs), e.g., FO-PID, FO-TID, CRONE and FO-Lead Lag, are implemented using PLC. For this purpose first, several methods are used to approximate the differentiator and integral operators. Based on these methods, the equivalent rational transfer functions of the fractional order controllers are obtained. Then, using STEP7 software, the FOCs are implemented in Siemens PLC. Moreover, to facilitate the use of the implemented FOCs in the industry and to take full adwantage of the controllers. WinCC software as an interface between human and machine (HMI) is used. The WinCC software enables the operator to access the PLC through a computer (PC) using the PROFIBUS or MPI networks. Therefore, the operator can select the method of approximation and is able to change the controller parameters, e.g., controller order, sampling rate, using a graphical user interface. All implemented FOCs including different approximation methods are included in a toolbox. Finally, the simulation results carried out in MATLAB are compared with the results obtained from PLC. The results show that the implemented controllers in PLC propose very good accuracy.

Keywords: Fractional order controller; Programmable logic controller; Human machine interface, Approximation of factional order operator


تعداد صفحات فایل : 75

مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید