论文摘要
拉拔是确保钢丝成品质量的最后一道关键工序。张力控制系统是拉丝机的主要控制系统,在保证钢丝质量满足用户需求方面,起着至关重要的作用,在提高成品钢丝的精度方面,具有重要的现实意义。由于拉丝机的张力控制系统模型具有非线性、前后张力不同等特点,给系统的控制带来了不确定性,对PID的控制性能影响较大,本文将一种新型的控制算法：模糊控制算法应用到张力控制中,‘并将之与传统的PID控制相结合。文中首先论述钢丝连续拉丝机的工作原理,重点介绍拉丝机的拉拔工艺,并分析不同类型拉丝机的特性,总结出连续拉丝机控制所需解决的问题主要是张力控制策略的改进。在建立张力控制系统中张力测量机构、直进式拉丝机的数学模型的过程中,针对其控制系统的特点,指出选择模糊控制算法的原因。通过研究经典PID控制算法和模糊控制算法,为张力控制系统的实现奠定理论基础。由于影响系统张力的因素较多,使用单控制通道很难达到高精度张力控制,因此在控制器的设计上,本文选取了基于双控制器的模糊PID控制器,给出拉丝机张力控制系统的结构,将模糊PID控制算法应用到钢丝拉丝机控制中,对拉丝机张力PID控制系统、模糊PID控制系统进行仿真,并比较了传统PID和模糊PID方法的优缺点,仿真结果表明模糊控制PID算法对张力的控制效果要明显地好于传统PID控制方法,验证了模糊PID算法的可行性、有效性和稳健性,说明其完全可以成功地应用到钢丝拉丝机张力控制系统当中。同时,本文也对模糊PID控制算法进行了实现,建立基于西门子PLC的钢丝拉丝机控制系统,并给出控制流程和软件设计,以此说明这种控制策略具有很强的适应性,具有实际的应用价值。