绗缝机模糊控制系统的设计与实现

论文摘要

我国是一个传统的纺织大国,但是我们所广泛采用的纺织设备还停留在国际上八、九十年代的水平,设备技术非常落后。为改变这种落后状况,有效途径之一就是对已有的纺织机械设备进行机电化和智能化改造。本方案投资少、见效快,将会有很好的发展前景。 绗缝机是目前被广泛使用的纺织设备之一。但是,目前国内生产的绗缝机多以机械式为主,虽有部分经过机电化改造,也只是采用开环式控制并辅以人工控制。并且绗缝机的运动系统是一个复杂的系统,存在非线性、多变量耦合、时变等诸多因素,这种传统的控制方法很难对它实现多目标控制,且效果不佳,应用的有效性受到很大的限制。 在广泛收集专家控制经验和知识的基础上,采用了模糊控制理论和遗传算法提出了一种分段双模糊智能控制策略。该方法通过构造位置模糊控制器和步距模糊控制器两个子模糊控制器分别对位置和步距进行控制,并运用实值遗传算法选取模糊控制器的分段最优因子。这种智能模糊控制策略有如下优点:其一是不需要被控对象的精确模型;其二是能够处理高度非线性和复杂系统,自适应性和鲁棒性好。 本文首先就模糊控制理论和遗传算法等智能控制理论进行了探讨;然后着重论述了分段双模糊控制方法在绗缝机插补运动控制中的应用,详细说明了控制系统软、硬件的功能设计及实现;最后,根据绗缝机的生产的工艺特点,介绍了控制系统所采取的消除不确定因素干扰的措施。 本课题的研究和开发成果,将有力地推动绗缝机的控制技术的不断提高,并将会获得巨大的经济效益。与此同时,还将促进智能模糊控制技术的发展及其在工业过程控制中的广泛应用。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 绗缝机的发展概况
• 1.2 模糊控制的发展与应用
• 1.3 遗传算法及其在模糊控制中的应用
• 1.4 本课题研究内容及目的
• 2 控制算法研究
• 2.1 模糊控制理论
• 2.1.1 模糊控制的研究对象
• 2.1.2 模糊控制是模仿人的控制
• 2.1.3 模糊控制研究的数学工具
• 2.2 模糊控制器的原理及其设计方法
• 2.2.1 基本结构与组成
• 2.2.2 模糊化运算
• 2.2.3 数据库
• 2.2.4 模糊控制规则库
• 2.2.5 清晰化计算
• 2.3 遗传算法简介
• 2.3.1 遗传算法的特点
• 2.3.2 遗传算法的组成
• 2.3.3 遗传算法的模式定理
• 2.3.4 遗传算法的计算过程
• 3 绗缝机模糊控制系统的设计
• 3.1 绗缝机控制系统的组成及设计
• 3.1.1 绗缝机控制系统的硬件组成
• 3.1.2 绗缝机控制系统的设计
• 3.1.3 模糊控制系统的设计
• 3.2 模糊控制器的设计
• 3.2.1 隶属度函数的定义
• 3.2.2 模糊控制规则的设定
• 3.2.3 解模糊
• 3.3 遗传算法
• 3.3.1 编码
• 3.3.2 评价函数
• 3.3.3 遗传操作
• 3.4 小结
• 4 绗缝机控制系统的硬件设计与软件实现
• 4.1 系统的硬件功能设计
• 4.2 运动控制卡的设计
• 4.2.1 MCX314运动控制芯片
• 4.2.2 运动控制卡的输入/输出设计
• 4.2.3 运动控制卡的驱动函数
• 4.3 系统的软件功能设计
• 4.3.1 打版模块的功能设计
• 4.3.2 检测与设置模块的功能设计
• 4.3.3 控制模块的功能设计
• 4.4 软件实现中的关键问题
• 4.4.1 插补数据的预处理
• 4.4.2 插补控制的实现
• 4.4.3 角度补偿的实现
• 4.4.4 数据结构设计
• 4.5 控制模块的程序设计
• 4.6 小结
• 5 控制系统的抗干扰研究
• 5.1 干扰原因分析
• 5.2 硬件抗干扰措施
• 5.3 软件抗干扰措施
• 5.3.1 软件滤波的方法
• 5.3.2 软件时间监视定时器的应用
• 5.4 小结
• 6 总结与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者论文发表情况