神经网络在汽车底板焊接生产线中的应用研究

论文摘要

随着汽车行业的发展,汽车底板焊接生产线的自动化程度逐渐提高。在整个底板焊接生产线中,电气传动系统的设计以及焊接件的传送精度能否达到要求,是整个焊接生产线设计的关键。本文以中国重汽集团汽车底板焊接生产线项目为工程背景,对汽车底板焊接生产线的通讯系统、电气传动系统、焊接控制系统以及报警系统等辅助系统一一做了设计。采用PROFIBUS总线技术实现了由PLC建立的主站与各工位从站间的网络通讯;采用PLC的I/O通讯与ABB机器人连接构成自动焊接控制系统;基于组态软件WinCC设计了整条生产线的监控画面,实现了系统状态的实时监控、参数的设定、控制方式的选择以及故障报警等功能。生产线中最关键的部分是电气传动系统,本套方案中采用了PID控制变频调速系统。为了提高焊接件传送系统的自适应能力及精度,针对此系统的控制方法进行了深入研究。在汽车底板焊接生产线变频调速系统中,采用传统PID控制器的弊端是:被控对象交流电机的数学模型较为复杂,并且当传送件发生变化时,会影响到传送的精度,需要重新调整控制参数。针对这一问题,提出将神经网络与传统PID控制相结合,设计了带有动态量的BP神经网络PID控制器,并以MATLAB为平台进行了仿真研究。仿真结果表明了BP神经网络PID控制器较传统PID控制器有着更好的动态特性,具有更高的精度。在此基础上,利用WinCC自带的C脚本编写了BP算法的程序,实现在线整定PID控制参数,并且以数据的训练来做实验。本课题的研究对于汽车底板焊接生产线自动化程度的提高以及神经网络在实际工程中的应用具有一定的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 变频调速技术国内外发展现状
• 1.2.2 人工神经网络发展现状
• 1.3 本文研究内容
• 第2章 焊接生产线设计
• 2.1 焊接生产线系统设计方案
• 2.1.1 硬件选型
• 2.1.2 软件选型
• 2.2 控制系统组成
• 2.2.1 通信系统
• 2.2.2 电气传动系统
• 2.2.3 焊接控制系统
• 2.2.4 其他辅助系统
• 2.3 系统中工位功能实现
• 2.4 系统调试
• 2.5 本章小结
• 第3章 监控系统设计
• 3.1 WinCC介绍
• 3.2 监控系统设计
• 3.2.1 监控系统功能
• 3.2.2 监控系统设计过程
• 3.2.3 通讯
• 3.3 本章小结
• 第4章 神经网络PID控制器研究
• 4.1 PID控制器
• 4.1.1 PID控制器基本原理
• 4.1.2 PID控制器各参数对控制器效果的影响
• 4.2 神经网络PID控制器
• 4.2.1 神经网络介绍
• 4.2.2 神经网络PID控制
• 4.3 BP神经网络PID控制器的仿真研究
• 4.3.1 PID控制器仿真
• 4.3.2 BP神经网络PID控制仿真
• 4.3.3 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 神经网络在变频调速系统中的应用研究
• 5.1 神经网络BP算法实现
• 5.1.1 在WinCC中调用神经网络控制算法程序
• 5.1.2 神经网络BP控制算法在项目函数中的实现
• 5.1.3 网络训练
• 5.1.4 实验验证
• 5.2 BP神经网络PID控制器在变频调速系统中的研究
• 5.2.1 变频调速的具体构成及实现步骤
• 5.2.2 实验结果
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 1 焊接生产线布线图
• 附录 2 焊接生产线部分电气控制柜
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢