橡胶注射机料筒温度控制系统的研究

论文摘要

橡胶注射成型机,简称注橡机,是橡胶模压制品生产的一种新型设备。随着注橡机的发展,其用途也不断扩大。注橡机己经成为橡胶工业中很有发展前途,并且越来越重要的一种设备。注射机料筒的温度控制是一个相当重要的环节,必须达到一定的精度。温度是工业生产的重要参数之一,温度控制对象的热惯性大,达到设定温度后的抖动太大,并易受干扰,具有非线性、强藕合、时变、时滞等特性。因此如何提高控温精度以及便于人工控制一直是工业温度控制领域的重要问题。在这种大滞后、慢时变、非线性的复杂系统,常规的PID控制器难以收到良好的控制效果。论文中设计了信号调理电路,并对热电偶测温误差进行了分析。针对工业常用的电桥补偿法只能进行某一个点或几个点的:有限补偿,无法实现完全补偿,而且存在着不同热电偶与其补偿电桥的型号匹配问题,提出了集成温度传感器测温补偿法,克服了电桥式参考端温度补偿的上述缺陷。本文通过对注射机料筒传热特性的研究,建立了注射机料筒的控制模型,并分别对模型进行了分析,并在所建模型的基础上,对其所采用数字控制器进行了研究,分别提出数字PID控制算法和大林算法,并利用仿真软件MATLAB/SIMULINK对控制算法进行了仿真,并分析了PID控制的参数对控制系统性能的影响,比较了仿真结果,得出结论两种算法都对纯滞后的惯性环节:有好的控制效果。在论文中,还对注射机料筒在生产过程中数学模型参数变化比较大,用前面方法难以得到最佳控制效果,为了解决上述这些问题,我们尝试使用模糊控制与PID控制相结合的方法,构成模糊PID控制器,即具有模糊控制灵活、适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 课题的目的及意义
• 1.3 橡胶注射机概述
• 1.3.1 橡胶注射机国内外发展现状及发展趋势
• 1.3.2 橡胶注射成型机结构组成
• 1.4 计算机自动测控系统的发展动态
• 1.4.1 PID控制
• 1.4.2 模糊控制
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第二章 温度信号的检测和信号调理
• 2.1 温度测量及信号调理电路的设计
• 2.1.1 选用合适的传感器
• 2.1.2 设计信号调理电路
• 2.2 热电偶测温误差分析
• 第三章 注橡机预塑料筒温度测控系统的设计
• 3.1 测控对象介绍
• 3.2 注橡机预塑料筒温度控制系统原理
• 3.3 控制系统中的固态继电器技术
• 3.4 控制对象的数学建模
• 第四章 数字控制器的设计与仿真
• 4.1 数字控制器的模拟—离散化设计
• 4.1.1 几种常规的PID控制方法
• 4.1.2 PID控制规律的脉冲传递函数
• 4.1.3 PID数字控制器的模拟—离散化设计方法
• 4.2 数字控制器的参数整定
• 4.2.1 采样周期的选择
• 4.2.2 按简易工程整定法整定参数
• 4.3 数字控制器的直接设计方法
• 4.3.1 数字控制器直接设计步骤
• 4.3.2 按大林算法设计数字控制器D（z）
• 4.4 测控系统数字控制器的设计
• 4.4.1 测控系统的数学模型及采样周期的确定
• 4.4.2 数字控制的设计方法一
• 4.4.3 数字控制器的设计方法二
• 4.5 测控系统数字控制器的仿真及分析
• 4.5.1 MATLAB/SIMULINK介绍
• 4.5.2 数字控制器设计方法一仿真
• 4.5.3 数字控制器的设计方法二仿真
• 4.6 模糊控制算法介绍
• 4.6.1 模糊控制算法引进
• 4.6.2 模糊控制器的设计
• 4.6.3 模糊PID控制策略
• 4.6.4 输入、输出变量的模糊化
• 4.6.5 调整规则的确定
• 4.6.6 输出量的去模糊化
• 4.6.7 模糊PID控制系统的仿真
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢