基于STM32的罐式硫化机自动控制系统的研究与设计

论文摘要

罐式硫化机实心轮胎生产过程中，硫化是一个重要环节。橡胶硫化质量取决于硫化条件（温度、压力、时间），由于实际生产中温度、压力经常波动，且这些参数的变化、波动操作人员难以把握，因此无法保证准确的硫化时间，导致欠硫或过硫现象的发生，欠硫会使产品发软，过硫会使产品变硬，二者都会影响轮胎质量，造成原料的严重浪费。因此，对硫化条件的精确控制是橡胶制品生产中的一项重要技术。根据罐式硫化机硫化过程中，温度存在的时变、大惯性、非线性的的特性，为解决PID参数难以整定和动态工况对控制效果产生的影响，在分析PID控制原理和模糊控制原理的基础上，结合两者的优点，用模糊控制来动态修改PID的参数，设计了模糊自适应PID控制算法，通过与常规PID控制效果仿真对比，结果表明模糊自适应PID控制方法具有较短的调节时间和较小的超调量，并且具有良好的动态特性，良好的适应性和鲁棒性。论文针对罐式硫化机系统进行了软硬件方案设计。控制器选用基于ARM CORTEX-M3内核的高性能32位单片机STM32，采用AD693单片集成传感芯片可PT100和STM32的AD转换模块采集硫化罐的温度，输出控制量选用DAC902电流输出型数模转换芯片进行控制量的输出。并选用开源嵌入式操作系统μC/OS，进行了任务的设计与划分，由μC/OS内核进行任务调度，保证了任务的实时性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1. 引言
• 1.2. 罐式硫化机硫化工艺概述
• 1.3. 嵌入式系统概述
• 1.4. 论文的组织结构
• 2. 橡胶硫化的基本原理
• 2.1. 硫化原理
• 2.2. 硫化条件的选取和确定
• 2.3. 硫化方法
• 2.4. 罐式硫化机实心轮胎的硫化工艺
• 3. 系统控制算法的分析与设计
• 3.1. 数字 PID
• 3.2. 模糊控制原理
• 3.2.1. 模糊控制的起源
• 3.2.2. 模糊控制理论的发展经历
• 3.2.3. 模糊控制的基本原理
• 3.2.4. 模糊控制器
• 3.2.5. 模糊控制器的设计
• 3.2.5.1. 模糊控制器的结构
• 3.2.5.2. 输入输出语言变量的选取与隶属函数的设计
• 3.2.5.3. 建立模糊控制规则
• 3.2.5.4. 模糊推理计算与去模糊化方法
• 3.3. 模糊免疫 PID 控制策略与参数整定原则
• 3.4. 模糊免疫 PID 控制系统仿真
• 3.5. 模糊自适应 PID 控制策略与参数整定原则
• 3.6. 模糊自适应 PID 控制系统仿真
• 3.7. 常规 PID 和模糊自适应 PID 算法仿真对比
• 4. 罐式硫化机温度控制系统硬件电路设计
• 4.1. 罐式硫化机控制系统的硬件电路结构框图
• 4.2. 罐式硫化机温度检测电路的设计
• 4.2.1. AD693 工作原理
• 4.2.2. 基于 AD693 的温度变送器
• 4.3. 压力检测电路的设计
• 4.4. 执行器（调节阀）控制电路的设计
• 5. 罐式硫化机温度控制系统软件设计
• 5.1. μC/OS-II 模块
• 5.1.1. μC/OS-II 简介
• 5.1.2. μC/OS-II 的移植
• CPU.H 文件'>5.1.2.1. OS_CPU.H 文件
• CPU_C.C 文件'>5.1.2.2. OS_CPU_C.C 文件
• CPU_A.ASM 文件'>5.1.2.3. OS_CPU_A.ASM 文件
• 5.2. μC/OS-II 任务设计
• 5.3. μC/OS-II 中断管理
• 结论
• 参考文献
• 附录A
• 在学研究成果
• 致谢