横剪定尺系统计算机控制

论文摘要

当今,计算机控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展,交流伺服控制方式也已经成为现代伺服控制的趋势。对于轧钢板材加工的首道工序定尺剪切,有两种加工设备:飞剪机组和停剪机组,其中停剪机组设备相对简单,投资较少,为我国中小型钢铁加工企业所广泛采用。随着我国工业水平的不断提高,对钢板横剪线提出了越来越高的要求,国内中小企业所使用的停剪机组大多设备陈旧,自动化水平不高,特别是效率低、剪切误差大。针对这种情况,本文设计一个较先进的控制系统,该系统以计算机和变频器为控制系统的核心,采用研华工控机结合研华输入输出接口卡和Lenze变频器与伺服电机做为硬件设备,应用计算机控制技术和智能控制理论的研究成果,使停剪机组的控制策略得到改进,提高控制系统效率。相对于同性能的进口设备,该系统的成本低,性价比高,可以满足中小企业陈旧设备的更新改造的需要,具有较大的市场价值。在工业计算机控制系统中,特别是控制软件的自行开发能大大提高设备的性价比,因此,本文在消化吸收引进设备中的先进控制思想的基础上,采用在实际应用中成熟可靠的硬件设备,立足自身开发控制软件。在微机控制中采用了C语言编程实现系统的工艺逻辑控制,参数设置及优化,定尺控制和软件测试;通过对改进PID控制方式的分析,采用改进PID控制方式来提高系统的控制性能。同时在横剪定尺控制系统中,为了避免送料过程中带材打滑的现象,采用S型速度给定明显要优于直线型速度给定控制方式,在提高生产效率的同时,提高了定尺剪切的精度。本文第四章重点论述了模糊控制方法与PID控制技术相结合的模糊自适应控制器在剪切线定尺控制系统中的应用。定尺控制系统由于受到外来因素的干扰,如辊缝下压量、钢板的厚度不均、钢板材质不同以及电网波动等等,很难建立一个精确的数学模型,传统的控制方法很难在定长控制系统中达到好的效果,所以本文引入了模糊控制策略,通过仿真检验,该方法取得了较好的控制效果,它能够对系统进行自适应调整控制,提高了控制系统的动态特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 横剪定尺控制系统简介
• 1.2.1 横剪控制设备组成
• 1.2.2 横剪控制方式的分类
• 1.2.3 送料辊运行方式分类
• 1.3 伺服控制策略
• 1.3.1 交直流系统的发展
• 1.3.2 交流伺服系统的控制策略
• 1.4 计算机控制系统的特点
• 1.5 智能控制的应用
• 1.5.1 智能控制的概述
• 1.5.2 模糊控制的应用
• 1.6 本文研究的主要内容
• 2 横剪定尺控制系统的硬件设计
• 2.1 横剪定尺系统工艺要求与技术指标
• 2.2 控制系统硬件设计
• 2.2.1 系统连接
• 2.2.2 设备选型
• 2.3 系统连接
• 2.3.1 32路隔离数字量I/O接口连接
• 2.3.2 变频器的外部连接
• 2.4 本章小结
• 3 横剪定尺控制系统的软件设计
• 3.1 常规 PID控制程序
• 3.1.1 PID控制原理
• 3.1.2 数字式PID算法
• 3.1.3 改进的PID算法
• 3.2 模拟测试程序
• 3.2.1 交流伺服电机的数学模型
• 3.2.2 数学模型的数字化
• 3.2.3 程序测试环境及实现
• 3.3 S型送料辊运行方式控制程序
• 3.4 本章小结
• 4 模糊控制在横剪定尺系统中的应用
• 4.1 模糊控制理论
• 4.1.1 模糊集合
• 4.1.2 模糊集合的运算
• 4.1.3 模糊集合的隶属函数
• 4.1.4 模糊推理
• 4.1.5 推理合成
• 4.2 模糊 PID控制器的结构
• 4.3 模糊控制器的设计
• 4.3.1 模糊控制器设计规则
• 4.3.2 模糊化设计
• 4.3.3 隶属度函数表的建立
• 4.3.4 模糊控制规则
• 4.3.5 模糊推理
• 4.3.6 解模糊化
• 4.4 模糊控制的MATLAB仿真
• 4.5 模糊 PID的软件设计
• 4.5.1 软件设计
• 4.5.2 软件模拟测试
• 4.6 本章小结
• 5 总结
• 5.1 论文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文