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热定型机的微机两级控制系统设计

2020-11-22阅读(305)

热定型机的微机两级控制系统设计

论文摘要

在现代同步传动控制系统领域中,生产机台电气控制系统的硬件技术集成度越来越高,其主要控制手段为计算机技术。将上位机(工控机)的现场监控和下位机(单片机)的实时控制即微机两级控制应用于连续生产线的同步调速控制系统,可以使传动系统的协调性、精确性提高到新的水平。 本文所做的主要工作是: 1、在热定型机的现场控制中,采用了微机两级数字闭环系统。用上位机通过485串口直接控制下位机或变频器运行,并保持PC机屏幕上的动画与现场实际运行状态一致,通过键盘或鼠标直观地实现对实际机台运行状态的操作,即实现了生产现场的远程监控;上位机通过485串口可采集所有下位机的控制量、变频器的运行数据、运行的线速度、控制点的温度等工艺数据,并可以生成报表存档、打印等,即实现了数据的采集和处理。下位机部分设计为高精度的多电机速差控制系统,包括可调频率源(作为闭环系统的数字给定)、数字闭环控制系统、速差预置电路、显示电路、数字模拟混合式松紧架电路及保护和抗扰电路等。由于数字控制具有很高的控制精度,所以只要控制速差(或频差),就能实现精确的牵伸比或超喂量控制,即实现了高精度的同步运行。 2、在卷绕控制系统中,由于卷绕过程是一个强耦合、参数时变的非线性控制问题,难以建立控制对象的精确数学模型,因此,本文采用模糊逻辑控制器的设计方法,并利用MATLAB中的SIMULINK对系统作了仿真分析,结果表明该控制器能够较好的解决强耦合、参数时变等问题,具有良好的控制性能,但由于模糊控制器存在静差,故引入PID控制算法构成模糊PID控制器,极大程度的改善了系统的稳态性能。 这种具有工控软件的微机两级控制系统在国外已广泛的应用于工业生产,在国内也正在大力研究和推广应用。本文借助组态王工控软件设计了具有广泛通用性的微机两级控制系统,提出的模糊自整定控制方案,具有理论研究和实际应用价值。

论文目录

  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题来源、背景及意义
  • 1.2 国内外现状、研究水平和发展趋势
  • 1.3 布鲁可纳热定型机工艺过程和设备
  • 1.3.1 纤维的热定型理论
  • 1.3.2 热定型过程
  • 1.3.3 影响热定型效果的因素
  • 1.3.4 热定型设备
  • 1.4 课题简介及控制方案的确定
  • 1.4.1 课题简介
  • 1.4.2 控制方案的确定
  • 1.4.3 本系统的创新点
  • 第二章 基于单片机的数字闭环系统设计
  • 2.1 下位机控制系统的组成
  • 2.2 可调频率源的原理及硬件、软件设计
  • 2.2.1 原理
  • 2.2.2 硬件电路设计
  • 2.2.3 软件设计
  • 2.3 数字式PID控制器设计
  • 2.3.1 硬件电路设计
  • 2.3.2 PID算法及编程
  • 2.4 电动机、变频器、光电编码器与控制精度分析
  • 2.4.1 电动机选择
  • 2.4.2 变频器选择
  • 2.4.3 光电编码器选择
  • 2.4.4 控制精度分析
  • 第三章 同步控制系统设计
  • 3.1 同步系统概述
  • 3.2 系统各部分的传递函数
  • 3.3 数字模拟混合式直线位移松紧架的设计
  • 3.3.1 直线位移松紧架结构、原理
  • 3.3.2 松紧架的功能
  • 3.3.3 电路设计
  • 3.4 带松紧架同步系统设计
  • 3.4.1 按线速度跟随系统的设计方法
  • 3.4.2 按松紧架位置控制系统的设计方法
  • 3.5 超喂系统设计
  • 3.5.1 软件实现超喂控制
  • 3.5.2 硬件实现高精度数字式超喂控制
  • 第四章 上位机监控系统设计
  • 4.1 工控组态软件的选择及其使用特点
  • 4.1.1 组态软件的基本功能
  • 4.1.2 组态王6.5简介
  • 4.2 用户系统的交互式界面制作
  • 4.2.1 用户交互式界面制作
  • 4.2.2 动画连接与动态数据库
  • 4.2.3 变量设定
  • 4.3 上下位机通讯的实现
  • 4.3.1 RS232与RS485通讯接口
  • 4.3.2 组态王与单片机通讯协议
  • 4.3.3 组态王与变频器通讯协议
  • 4.3.4 微机两级控制系统的实现
  • 第五章 卷绕机构的模糊控制系统设计
  • 5.1 模糊控制技术的回顾和展望
  • 5.2 模糊控制系统与模糊控制器
  • 5.3 卷绕机构的卷径计算分析
  • 5.3.1 卷绕机构的卷径D的计算
  • 5.3.2 两种计算实时卷径方法的比较
  • 5.4 基于模糊控制的卷绕机构线速度控制系统设计
  • 5.4.1 输入输出变量
  • 5.4.2 输入输出变量的设定和控制范围
  • 5.4.3 论域和语言变量的选择
  • 5.4.4 量化因子和比例因子的选择
  • 5.4.5 各变量的隶属函数
  • 5.4.6 模糊规则的建立
  • 5.4.7 建立模糊控制表
  • 5.5 基于模糊自整定PID控制的卷绕机构线速度控制系统的设计
  • 5.5.1 参数自整定思想
  • 5.5.2 模糊自整定PID线速度控制系统结构
  • 5.6 线速度控制系统仿真
  • 5.6.1 系统的简化传递函数
  • 5.6.2 设计模糊控制器
  • 5.6.3 用simulink进行仿真
  • 结论
  • 参考文献
  • 发表论文和参加科研情况说明
  • 致谢

    • 相关论文文献

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