基于模糊PID的橡膠擠出機(jī)溫控系統(tǒng)研究.pdf

1、橡膠擠出機(jī)的溫度控制直接影響著擠出制品的性能和質(zhì)量，精確測(cè)控?cái)D出過(guò)程的溫度能夠有效降低能源消耗、提高生產(chǎn)效率和延長(zhǎng)擠出設(shè)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(shù)的不斷創(chuàng)新，如何提高擠出機(jī)的溫控水平已成為橡膠擠出機(jī)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(cè)控系統(tǒng)，并分為算法、硬件、軟件、仿真四個(gè)部分展開(kāi)設(shè)計(jì)。針對(duì)橡膠擠出機(jī)溫控系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)部分，分析了PID控制算法和模糊控制算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提

2、出了兼具兩種控制優(yōu)勢(shì)的模糊PID復(fù)合控制算法。該算法采用語(yǔ)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(xué)模型且對(duì)于復(fù)雜被控對(duì)象具有較高的控制精度。針對(duì)橡膠擠出機(jī)溫控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分，分析了溫度采集模塊、單片機(jī)主控模塊、人機(jī)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(gè)模塊的電路原理圖，并對(duì)溫控系統(tǒng)的硬件部分進(jìn)行了調(diào)試及抗干擾分析。針對(duì)橡膠擠出機(jī)溫控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分，采用

3、便于程序運(yùn)行和維護(hù)的模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，分析了主程序模塊、溫度采樣子模塊、鍵盤(pán)處理子模塊、液晶顯示子模塊以及算法控制模塊的軟件設(shè)計(jì)流程，并對(duì)溫控系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了調(diào)試及抗干擾分析。針對(duì)橡膠擠出機(jī)溫控系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)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(jié)果?？梢钥闯鯬ID控制器響應(yīng)速度較慢，難以滿足快速升溫、超調(diào)量小的控制要求，而且同時(shí)實(shí)現(xiàn)較好的升溫和保溫曲線的PID參

4、數(shù)不易在線調(diào)節(jié);模糊控制器響應(yīng)速度較快、超調(diào)量小，但控制過(guò)程存在穩(wěn)態(tài)誤差;模糊PID復(fù)合控制器升溫快速、控制過(guò)程沒(méi)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(guò)對(duì)乙丙橡膠機(jī)筒段擠出溫度的仿真試驗(yàn)得出:本文設(shè)計(jì)的模糊PID溫控系統(tǒng)的最大超調(diào)量低于±7℃、波動(dòng)幅度低于±2℃、穩(wěn)態(tài)誤差幾乎為零。當(dāng)擠出溫度受到階躍干擾偏離目標(biāo)溫度時(shí)，模糊PID復(fù)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(duì)溫度參數(shù)的指標(biāo)要