基于模糊PID的橡膠擠出機溫控系統(tǒng)研究.pdf

1、橡膠擠出機的溫度控制直接影響著擠出制品的性能和質量，精確測控擠出過程的溫度能夠有效降低能源消耗、提高生產效率和延長擠出設備的連續(xù)工作周期等。隨著橡膠工業(yè)的持續(xù)發(fā)展以及擠出技術的不斷創(chuàng)新，如何提高擠出機的溫控水平已成為橡膠擠出機發(fā)展的重要研究方向。
　　本文旨在搭建一套滿足橡膠擠出工藝要求的溫度測控系統(tǒng)，并分為算法、硬件、軟件、仿真四個部分展開設計。針對橡膠擠出機溫控系統(tǒng)的算法設計部分，分析了PID控制算法和模糊控制算法的優(yōu)缺點，提

2、出了兼具兩種控制優(yōu)勢的模糊PID復合控制算法。該算法采用語言模糊控制規(guī)則在線整定PID參數(shù)，不需建立系統(tǒng)的精確數(shù)學模型且對于復雜被控對象具有較高的控制精度。針對橡膠擠出機溫控系統(tǒng)的硬件設計部分，分析了溫度采集模塊、單片機主控模塊、人機交互模塊、溫控執(zhí)行模塊、串口通信模塊等的硬件選型要求，利用AltiumDesigner軟件繪制了各個模塊的電路原理圖，并對溫控系統(tǒng)的硬件部分進行了調試及抗干擾分析。針對橡膠擠出機溫控系統(tǒng)的軟件設計部分，采用

3、便于程序運行和維護的模塊化設計結構，分析了主程序模塊、溫度采樣子模塊、鍵盤處理子模塊、液晶顯示子模塊以及算法控制模塊的軟件設計流程，并對溫控系統(tǒng)的軟件部分進行了調試及抗干擾分析。針對橡膠擠出機溫控系統(tǒng)的仿真設計部分，搭建了常規(guī)PID控制器模型、Mamdani型模糊控制器模型、模糊PID控制器模型并分析了三種控制器的仿真結果?？梢钥闯鯬ID控制器響應速度較慢，難以滿足快速升溫、超調量小的控制要求，而且同時實現(xiàn)較好的升溫和保溫曲線的PID參

4、數(shù)不易在線調節(jié);模糊控制器響應速度較快、超調量小，但控制過程存在穩(wěn)態(tài)誤差;模糊PID復合控制器升溫快速、控制過程沒有穩(wěn)態(tài)誤差，能夠很好地抑制和消除外界因素的干擾。
　　通過對乙丙橡膠機筒段擠出溫度的仿真試驗得出:本文設計的模糊PID溫控系統(tǒng)的最大超調量低于±7℃、波動幅度低于±2℃、穩(wěn)態(tài)誤差幾乎為零。當擠出溫度受到階躍干擾偏離目標溫度時，模糊PID復合控制器能夠很好地跟蹤并抑制擠出溫度的變化，完全滿足乙丙橡膠擠出對溫度參數(shù)的指標要