地轨式收排线机伺服控制系统研究

论文摘要

DSP1600地轨式收排线机是TLJ400连续挤压/包覆生产线的配套设备,此设备主要用于承担挤压机挤出的铝、铜等有色金属的卷曲、缠绕工作。随着科学技术的进步,自动化程度的不断提高。在实现了收线的基础上,对收线和排线动作的协调性以及速度跟进的灵敏度提出了更高的要求。大连康丰科技有限公司自主研发的DSP1600地轨式收排线机是以三菱伺服放大器、伺服电机及PLC作为控制手段的新一代收排线机。但由于其驱动方式、链条与齿轮的间隙、导轨与行走轮之间的摩擦等原因,导致收排线机在换向时产生时滞现象,对设备的稳定性产生影响,进而将影响到连续挤压生产的效率和排线的质量。课题的主要任务是对收排线机的伺服控制系统进行深入的理论与实验研究,进而改进控制系统,使收排线机实现精准的速度控制及位置控制。本文主要详细介绍了DSP1600地轨式收排线机的控制系统,其中包括伺服放大器、伺服电机及PLC的逻辑动作控制。利用PLC生成阶跃信号,在PLC与上位机间进行串行通信,采集收排线机的排线速度。然后采用实验法对收排线机的伺服控制系统进行数学模型的建立,使用MATLAB仿真软件中的SIMULINK工具箱对控制系统的数学模型进行仿真,通过计算机的运算处理,把实际控制系统的特点、性能表现出来。同时采用东华DH5920动态信号测试仪采集主动轮与从动轮在换向时的频率数据,对收排线机在换向时所产生的时滞现象进行验证。最后通过采用MATLAB中的fuzzy logic工具箱提供的FIS编辑器来确定模糊PID控制器的结构,来消除由于驱动方式等原因所造成的时滞性问题,提高收排线机的动态性。并在SIMULINK工具箱下,建立模糊PID控制器及PID控制器的仿真框图,得到仿真曲线,进行对比分析,验证改进后的控制系统的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 DSP1600收排线机控制系统介绍
• 1.1 收线控制系统
• 1.1.1 力矩电机
• 1.1.2 力矩电机控制器
• 1.2 伺服控制系统
• 1.2.1 伺服系统
• 1.2.2 伺服电机
• 1.2.3 伺服放大器
• 1.3 PLC及增量式光电编码器
• 1.3.1 可编程控制器（PLC）
• 1.3.2 增量式光电编码器
• 本章小结
• 第二章 建立伺服控制系统数学模型
• 2.1 建立数学模型的方法
• 2.2 时域法建模的相关过程
• 2n-2D/A数模转换模块'>2.2.1 FX_2n-2D/A数模转换模块
• 2.2.2 收排线机速度检测
• 2.3 Access数据库
• 2.3.1 建立Access数据库
• 2.3.2 建立数据源
• 2.3.3 数据的存储
• 2.4 建立数学模型
• 本章小结
• 第三章 基于VB的上位机与PLC间的串行通信
• 3.1 PLC与上位机间的通信程序
• 3.2 VB程序的编制
• 3.2.1 MSComm控件串口通信
• 3.2.2 ADO控件
• 3.2.3 数据采集界面的程序编制
• 本章小结
• 第四章 收排线机动态性能测试
• 4.1 DH5920测试仪
• 4.1.1 测试仪适配软件
• 4.1.2 运行参数的设置
• 4.1.3 系统参数设置
• 4.1.4 通道参数设置
• 4.2 实验测试及数据分析
• 4.2.1 实验方案
• 4.2.2 实验注意事项
• 4.2.3 数据分析
• 本章小结
• 第五章 模糊PID的建立及仿真对比
• 5.1 MATLAB/SIMULINK仿真简介
• 5.1.1 SIMULINK的建模特点
• 5.1.2 SIMULINK仿真特色
• 5.2 模糊控制方法简介
• 5.2.1 模糊控制系统的组成
• 5.2.2 模糊控制系统的特点
• 5.3 模糊PID控制器在收排线机上的应用
• 5.4 控制系统的仿真及分析
• 5.4.1 模糊控制系统的仿真特点
• 5.4.2 FIS的建立
• 5.4.3 仿真对比及分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢