禽蛋白质自动检测系统的调速控制研究

论文摘要

在禽蛋品质自动检测分级过程中,维持稳定、精确的传输速度是自动检测分级系统的重要的环节。本课题组已试制的禽蛋品检测设备采用手操调速以实现定速。手操调速精度低、周期长、实时性差,已不能适应禽蛋品质自动检测分级控制的需要。因此,在禽蛋品质自动检测分级过程中实现基于计算机的速度监控功能是必要的。 本文设计了模糊速度控制器并应用于异步电动机变频调速系统中。首先通过数据采集卡对电机转速脉冲信号进行记数而得到异步电动机转动速度数据,然后运用模糊控制算法对数据进行运算得到控制量,最后计算机向变频器发送控制信号实现电动机转速的控制。 系统由硬件和软件组成。硬件是由计算机、RS232/RS485转换器、变频器、异步电动机、光电传感器、脉冲信号整形电路、PCL-818H数据采集卡和外部执行机构组成的系统。 软件设计分两个方面进行。首先,利用MATLAB软件中的模糊逻辑工具箱对异步电动机单闭环调速系统进行计算机辅助设计,并应用SIMULINK进行动态数字仿真而获得最优控制参数。其次,运用VISUALC++编制出基于WINDOWS系统的蛋品检测调速监控工控软件。程序由五个模块组成:主程序模块,控制模块,数据存储模块,报警模块。其中主程序模块负责用户界面的创建、显示、各种设备的初始化和信号采样工作;控制模块采用模糊控制算法对蛋品检测调速系统进行监控和对异步电动机转速的实时控制;数据存储模块将在线数据存储到数据库里,以便查询与分析,用户根据需要也可以通过表格,曲线图等形式对存储数据或在线实时数据进行显示;报警模块在系统出现异常情况下可以给出报警信号,且在出现严重故障时系统自动停止工作。 试验表明,系统对异步电动机转速能实时检测和控制,参数检测精度达±1个脉冲:模糊控制器设计正确,过度过程超调量小,响应时间短,系统振荡大幅度降低,对随机干扰敏感度低,能有效抑制扰动的影响,提高了系统的稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 电动机调速控制发展趋势
• 1.2.2 变频调速技术在交流调速系统中的应用研究现状
• 1.2.2 模糊控制技术在交流调速系统中的应用研究现状
• 1.3 课题的研究目标
• 1.4 课题研究的技术路线
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 系统控制要求及总体设计思想
• 2.2 控制方案的选择
• 2.3 系统仿真分析及控制策略的选择
• 2.3.1 变频器与异步电动机驱动系统模型的建立
• 2.3.2 蛋品检测速度控制系统仿真分析
• 2.4 软件运行环境和开发环境的选择
• 2.5 系统的硬件选择与设计
• 2.5.1 速度传感器电路设计
• 2.5.2 PCL—818H数据采集卡I/O的硬件实现
• 2.5.3 MICROMASTER 420变频器I/O的硬件实现
• 第三章 系统的软件设计
• 3.1 主程序模块的功能与实现
• 3.1.1 初始化模块
• 3.1.2 数据采集模块
• 3.1.3 图形视图模块
• 3.2 输出模块的实现
• 3.2.1 计算机与变频器串口通讯程序
• 3.2.2 数据采集卡模拟量输出程序
• 3.3 控制模块
• 3.3.1 输入变量的模糊化和输出变量的反模糊化
• 3.3.2 模糊规则表的建立
• 3.3.3 模糊推理机的实现
• 3.3.4 解模糊化
• 3.3.5 模糊控制查询表的建立
• 3.4 报警模块
• 3.5 存储模块
• 第四章 试验设计和试验分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 试验目的
• 4.1.2 试验设备
• 4.1.3 试验方法
• 4.2 调速系统速度信号检测试验分析
• 4.3 调速系统控制算法试验分析
• 第五章 系统结论与讨论
• 6.1 系统验证与结论
• 6.2 讨论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录