plc畢業(yè)設(shè)計開題報告

plc畢業(yè)設(shè)計開題報告

　　導(dǎo)語：對于很多剛接觸課題研究的學(xué)生對于如何撰寫plc畢業(yè)設(shè)計開題報告比較茫然，不知道從何下手，往往因?yàn)椴坏靡�領(lǐng)，走了很多彎路，plc畢業(yè)設(shè)計開題報告一般包括課題來源、選題背景、研究現(xiàn)狀、研究大綱、參考文獻(xiàn)等等，下面我們就以PLC先進(jìn)控制策略研究與應(yīng)用為例，了解plc畢業(yè)設(shè)計開題報告的格式規(guī)范。

　　課題名稱： PLC先進(jìn)控制策略研究與應(yīng)用

　　1、選題意義和背景。

　　可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller, PLC）具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功能豐富等強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢，已經(jīng)成為目前自動化領(lǐng)域的主流控制系統(tǒng)。然而，從目前的應(yīng)用情況來看，PLC還大都只是承擔(dān)最基本的控制功能，如順序控制、數(shù)據(jù)采集和PID反饋控制。各個PLC廠家也在其產(chǎn)品中設(shè)計了PID模塊。雖然PID算法控制有很高的穩(wěn)定性，但對于一些復(fù)雜控制系統(tǒng)，PID控制很難滿足控制要求，這也使PLC的發(fā)展面臨著一種挑戰(zhàn)。隨著越來越多的PLC產(chǎn)品與IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)兼容，PLC控制系統(tǒng)越來越開放，將先進(jìn)控制算法嵌入PLC常規(guī)控制系統(tǒng)成為可能。本課題從工業(yè)控制實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，對PLC的控制功能進(jìn)行深入的研究和探討，以提高和擴(kuò)展PLC控制器的應(yīng)用水平和應(yīng)用范圍。本課題：PLC先進(jìn)控制策略的研究與應(yīng)用，其目的是通過研究使一些先進(jìn)控制算法在PLC及組態(tài)系統(tǒng)上得以實(shí)現(xiàn)，并開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序，經(jīng)過驗(yàn)證后最終應(yīng)用到工業(yè)過程控制中去。

　　在PLC組態(tài)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制算法，包括預(yù)測控制算法和模糊邏輯控制算法，形成具有人工智能的控制模塊及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能大大提高系統(tǒng)的控制水平，改善控制質(zhì)量。從經(jīng)濟(jì)角度來看，目前PLC生產(chǎn)商的一些產(chǎn)品具備先進(jìn)控制模塊，如模糊模塊。但它們的價格十分昂貴，且封閉性較強(qiáng)，不適合我國中小型企業(yè)的工業(yè)改造。因此開發(fā)較為通用的先進(jìn)算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)，對于我國中小型企業(yè)的工業(yè)改造具有很大的意義，既可降低生產(chǎn)成本，又可提高經(jīng)濟(jì)效益。

　　模糊控制與預(yù)測控制是智能控制中技術(shù)較為成熟的分支，因此，研制和開發(fā)出適合工業(yè)環(huán)境的實(shí)時先進(jìn)控制開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)模糊控制、預(yù)測控制嵌入PLC,與常規(guī)控制集成運(yùn)行，讓先進(jìn)控制從教授、專家手中走出來，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制的工程化、實(shí)用化、轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力，對縮短控制系統(tǒng)開發(fā)周期，加快先進(jìn)控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，提高我國的工業(yè)自動化水平有著重大的意義。

　　2、論文綜述/研究基礎(chǔ)。

　　在過程工業(yè)界，從40年代開始，采用PID控制規(guī)律的單輸入單輸出簡單反饋控制回路己成為過程控制的核心系統(tǒng)。目前，PID控制仍廣泛應(yīng)用，即便是在大量采用DCS控制的最現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)過程中，這類回路仍占總回路80%-90%.這是因?yàn)镻ID控制算法是對人的簡單而有效操作的總結(jié)和模仿，足以維護(hù)一般過程的平穩(wěn)操作與運(yùn)行，而且這類算法簡單且應(yīng)用歷史悠久，工業(yè)界比較熟悉且容易接受。

　　然而，單回路PID控制并不能適用于所有的過程和不同的要求[4}0 50年代開始，逐漸發(fā)展了串級、比值、前饋、均勻和Smith預(yù)估控制等復(fù)雜控制系統(tǒng)，即當(dāng)時的先進(jìn)控制系統(tǒng)，在很大程度上滿足了單變量控制系統(tǒng)的一些特殊的控制要求。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，仍有10%-20%的控制問題采用上述控制策略無法奏效，所涉及的`被控過程往往具有強(qiáng)藕合性、不確定性、非線性、信息不完全性和大純滯后等特性，并存在著苛刻的約束條件，更重要的是它們大多數(shù)是生產(chǎn)過程的核心部分，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本等有關(guān)指標(biāo)。隨著過程工業(yè)日益走向大型化、連續(xù)化，對工業(yè)生產(chǎn)過程控制的品質(zhì)提出了更高的要求，控制與經(jīng)濟(jì)效益的矛盾日趨尖銳，迫切需要一類合適的先進(jìn)控制策略。自50年代末發(fā)展起來的以狀態(tài)空間方法為主體的現(xiàn)代控制理論，為過程控制帶來了狀態(tài)反饋、輸出反饋、解疆控制、自適應(yīng)控制等一系列多變量控制系統(tǒng)設(shè)計方法}s}.上述多變量控制策略有其自身的不足之處，工業(yè)過程的復(fù)雜性使得建立其正確的數(shù)學(xué)模型比較困難。同時，計算機(jī)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展使得計算機(jī)控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，強(qiáng)大的計算能力可以用來求解過去認(rèn)為是無法求解的問題，這一切都孕育著過程控制領(lǐng)域的新突破。

　　整個80年代，出現(xiàn)了許多約束模型預(yù)測控制的工程化軟件包。通過在模型識別、優(yōu)化算法、控制結(jié)構(gòu)分析、參數(shù)整定和有關(guān)穩(wěn)定性和魯棒性研究等一系列工作，基于模型控制的理論體系己基本形成，并成為目前過程控制應(yīng)用最成功，也最有前途的先進(jìn)控制策略。近年來，人工智能技術(shù)有了長足的長進(jìn)并在許多科學(xué)與工程領(lǐng)域中取得了較廣泛的應(yīng)用。就過程控制而言，專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)是最有潛力的三種工具。專家系統(tǒng)可望在過程故障診斷、監(jiān)督控制、檢測儀表和控制回路有效性檢驗(yàn)中獲得成功應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則可以為復(fù)雜的非線性過程的建模提供有效的方法，進(jìn)而可用于過程軟測量和控制系統(tǒng)的設(shè)計上。模糊系統(tǒng)不僅是行之有效的模糊控制理論基礎(chǔ)，而且有望成為表達(dá)確定性和不確定性兩類混合并提煉這些經(jīng)驗(yàn)使之成為知識進(jìn)而改進(jìn)以后的控制，也將是先進(jìn)控制的重要內(nèi)容。

　　由于先進(jìn)控制受控制算法的復(fù)雜性和計算機(jī)硬件兩方面因素的影響，早期的先進(jìn)控制算法通常是在PC機(jī)和UNIX機(jī)上實(shí)施的。隨著DCS功能的不斷增強(qiáng)，更多的先進(jìn)控制策略可以與基本控制回路一起在DCS控制站上實(shí)現(xiàn)。國外發(fā)達(dá)國家?guī)缀跛�有企業(yè)都采用了DCS系統(tǒng)或其它智能化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，并在此基礎(chǔ)上通過實(shí)施先進(jìn)控制與優(yōu)化較大的提升了系統(tǒng)的性能�？梢哉f，高性能控制系統(tǒng)，尤其是DCS系統(tǒng)的普及為先進(jìn)控制的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的硬件和軟件平臺。國外從70年代末就開始了先進(jìn)控制技術(shù)商品化軟件的開發(fā)及應(yīng)用，并在DCS的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制和優(yōu)化。如愛默生公司的DeltaV和Honeywell公司的TDC3000,其先進(jìn)控制軟件RMPGT和RPID等在現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用都集中在自己的DCS系統(tǒng)上。傳統(tǒng)的PLC由于不支持浮點(diǎn)運(yùn)算以及先進(jìn)控制所必須的精確的時間，因此，除了模糊邏輯控制外，其他的先進(jìn)控制并沒有在PLG平臺上實(shí)現(xiàn)。然而，在過程工業(yè)中大多系統(tǒng)使用先進(jìn)靈活的PLC控制系統(tǒng)，因此1996年Barnes提出了一種基于PC-PLC通訊的混合方式，通過控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與PLG的通訊，從而實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制。

　　3、參考文獻(xiàn)。

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