基于模糊控制的胎面裁断系统的研究

论文摘要

我国汽车工业的高速发展为轮胎行业提供了良好的发展机遇。轮胎的生产工序包括炼焦、压延、挤出、裁断、成型以及硫化等。其中轮胎裁断是轮胎厂半成品生产中的关键环节,其裁断精度如何,将直接影响到轮胎成品的质量。本课题就是对轮胎胎面裁断生产线的控制系统进行研究。本文对轮胎胎面裁断生产线的结构和控制原理进行了介绍,选择了西门子S7-300系列PLC为控制核心,CPU为315-2DP,传送胎面的电机采用伺服电机,构成一个伺服控制系统,并且配置了西门子TP270系列10英寸触摸屏对系统参数进行设定以及对运行情况进行实时监控。本系统的运行具有手动方式和自动方式。该系统实现了胎面裁断生产线的自动化控制和精确定长切割,显示直观,便于操作,可靠性高,满足了生产厂家的技术要求。轮胎胎面裁断生产线为一个典型的三闭环控制系统。对于电流反馈回路的电流调节器和速度反馈回路的速度调节器,采用了工程中常用的近似设计。在位置反馈回路中对位置控制器的设计上,将模糊控制算法引入,并基于MATLAB的仿真平台,分别对采用常规控制方法与采用模糊控制方法进行仿真,通过对比表明了采用模糊控制器具有一定的有效性,并对基于可编程逻辑控制器（PLC）的模糊控制算法进行了研究。本课题的研究有利于轮胎胎面裁断精度的提高,对于促进轮胎生产设备自动化水平的发展以及先进控制理论在实际工程中的应用都有一定的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.2 国内外在该课题方向的研究现状
• 1.2.1 轮胎业与裁断技术的发展
• 1.2.2 机床电气控制技术及现代伺服运动控制的发展
• 1.2.3 智能控制的发展
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 控制系统的总体设计
• 2.1 胎面裁断生产线简介
• 2.1.1 胎面裁断生产线结构
• 2.1.2 技术要求参数
• 2.1.3 裁断方案
• 2.2 控制系统的硬件设计
• 2.2.1 可编程逻辑控制器的选择
• 2.2.2 可编程逻辑控制器功能模块设计
• 2.2.3 通讯方式的设计
• 2.2.4 伺服装置
• 2.2.5 反馈装置
• 2.2.6 HMI监控画面设计
• 2.3 控制系统的软件设计
• 2.3.1 STEP7 程序块类型介绍
• 2.3.2 STEP7 软件编程
• 2.4 系统运行数据检测
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于模糊控制的位置控制器设计与仿真
• 3.1 模糊控制基础理论
• 3.1.1 模糊控制器的基本结构
• 3.1.2 模糊PID控制器设计原理
• 3.2 模糊控制系统的组成
• 3.3 胎面裁断生产线控制系统分析
• 3.3.1 交流伺服控制系统
• 3.3.2 胎面裁断系统中位置控制原理
• 3.4 裁断生产线控制系统中模糊位置控制器的设计
• 3.4.1 裁断系统模糊位置控制器原理
• 3.4.2 减速期间信号分析
• 3.4.3 裁断系统模糊位置控制器的设计
• 3.5 在MATLAB环境下的仿真
• 3.5.1 基于MATLAB模糊逻辑规则的设计
• 3.5.2 仿真及分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于PLC的模糊控制算法研究
• 4.1 基于STEP7 编程实现模糊控制算法原理
• 4.2 实现模糊控制算法程序简介
• 4.2.1 STEP7 实现的模糊算法流程
• 4.2.2 PID控制算法程序
• 4.2.3 模糊控制算法程序
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢