基于CAN总线的轮胎压延生产过程温度控制研究

论文摘要

S型四棍压延机是轮胎生产过程中的必要设备之一,其辊子温度控制的好坏是影响产品质量至关重要的因素。压延机的控制就需要一种集多种功能于一体的集成监控系统,并希望压延机具有较强自动控制及自诊断的智能化功能,实现对现场的控制管理,保证压延机的有效安全运行。本文以佳通轮胎有限公司轮胎生产过程温度控制系统的技改项目为背景,围绕生产现场的底层控制应用系统,设计了一种基于CAN总线的轮胎压延生产过程温度控制系统。该系统智能化程度较高,提高了企业的生产效率和产品质量。文中首先研究了轮胎压延生产过程温度控制系统网络模型的选择、系统网络和监控主机系统软件以及通信、管理、实时监控模块的设计与实现；其次阐述了CAN智能节点的设计特点,研究了CAN智能节点的系统结构和实现问题；在以上基础上,建立了四辊压延机温度系统的模型,并进行了温度系统控制算法的研究与分析。根据实际要求和各种算法的优缺点,最终提出了一种改进的模糊PID控制方法,以实现系统的最佳控制。基于MATLAB的仿真研究表明：该方法对温度对象的控制具有超调小、调节时间短、鲁棒性好等优点,对非线性、具纯滞后环节对象的控制是很有效的。本文研究实现结果对今后的应用系统开发具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 智能控制概述
• 1.3 现场总线概述
• 1.4 课题概述
• 1.4.1 课题开发背景
• 1.4.2 课题目的要求
• 1.5 本文的内容与结构
• 第2章 温度控制系统的设计
• 2.1 系统设计要求
• 2.2 系统模型设计
• 2.2.1 网络模型的选择
• 2.2.2 系统网络模型
• 2.3 系统软件设计
• 2.4 监控主机系统软件设计与实现
• 2.4.1 通信模块
• 2.4.2 管理模块
• 2.4.3 实时监控模块
• 2.5 本章小结
• 第3章 CAN智能节点的设计与实现
• 3.1 智能节点设计的特点
• 3.2 CAN智能节点的系统结构
• 3.3 CAN智能节点系统功能的实现
• 3.3.1 初始化及自检
• 3.3.2 人机交互模块
• 3.3.3 双机异步通信模块
• 3.3.4 CAN通信模块
• 3.3.5 控制及故障处理模块
• 3.4 本章小结
• 第4章 压延机温度模型的建立
• 4.1 建立数学模型的方法和步骤
• 4.2 相关热传导问题
• 4.3 四辊压延机温度模型的建立
• 4.3.1 温度控制系统概述
• 4.3.2 简化系统模型
• 4.3.3 建立总体热平衡方程
• 4.3.4 建立局部热平衡方程
• 4.3.5 求加热器中在dt时间内传到管中的热量
• 4.3.6 建立传热数学模型
• 4.3.7 四辊压延机温度模型的特点
• 4.4 本章小结
• 第5章 温度控制算法研究
• 5.1 典型温度控制算法
• 5.1.1 PID控制算法
• 5.1.2 Smith预估算法
• 5.1.3 Dahlin控制算法
• 5.1.4 基于遗传算法整定的PID控制
• 5.1.5 神经网络PID控制
• 5.1.6 模糊PID控制算法
• 5.2 温度控制算法的选择
• 5.3 模糊PID控制仿真实验
• 5.3.1 算法描述
• 5.3.2 算法仿真实验比较
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢