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一种新型配料皮带秤控制器的研究与实现

2020-12-09阅读(884)

一种新型配料皮带秤控制器的研究与实现

论文摘要

配料皮带秤是一种连续累计自动衡器,广泛用在煤炭、化工、冶金、建材、食品等关系国计民生的各个行业,配料秤可对物料的配比实现累计量控制,而准确的累计量控制可提高产品质量,降低生产成本,提高劳动效率。本文在查阅中英文资料的基础上,首先介绍了配料秤控制器的国内外发展状况,接着对配料秤的组成结构、工作原理作了介绍。然后根据配料秤流量控制的设计要求,设计了以AT91SAM7X256单片机为主控芯片的配料秤控制器。本控制器采用双通道数据采集,前向通道和后向通道的传感器分别测量物料重量,目的是当一个通道出现故障时,配料秤仍能正常运行。另外采用ADC转换器CS5532实现A/D转换的目的是提高测量精度。本文还结合硬件电路以及控制算法,进行了配料秤控制器的软件设计。由于整个控制器软件设计复杂,因此本设计将FreeRTOS操作系统移植到单片机上,主要完成通信任务、重量采样任务、PID控制任务、键盘显示、皮带速度检测任务、秒定时任务,并协调各模块任务之间的工作,给各子程序合理的分配空间。本文以配料秤物料累计量为被控对象,分析了PID控制和模糊控制的优缺点。采用模糊PID控制,可以克服配料秤工作环境复杂多变、有滞后等缺点,通过MATLAB中的SIMULINK仿真平台,对传统的PID控制、模糊控制、模糊PID控制进行了对比仿真研究。仿真结果表明,模糊PID控制优于PID控制。本文主要设计了基于PID控制算法的配料秤控制器的硬件与软件,并在此基础上研究了模糊PID控制算法,对PID参数进行实时调整,通过仿真对比,验证了其控制效果。本文设计了基于PID控制的配料秤控制器硬件与软件,仿真研究了基于模糊PID控制的配料秤控制算法,为提高配料秤控制器的计量准确度做了技术准备。本课题来自于山西某自动化仪表有限公司配料秤控制器设计。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 研究配料皮带秤的意义
  • 1.3 配料秤的国内外发展现状
  • 1.4 模糊技术的发展及其应用
  • 1.5 论文主要内容
  • 1.6 本章小结
  • 第二章 配料秤的工作原理和组成结构
  • 2.1 引言
  • 2.2 配料秤的结构
  • 2.2.1 配料秤的结构组成
  • 2.2.2 称重传感器选择
  • 2.3 配料秤的工作原理及方式
  • 2.3.1 配料秤的控制原理
  • 2.3.2 配料秤的工作原理
  • 2.3.3 配料秤的工作方式
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 配料秤控制器的硬件电路设计
  • 3.1 引言
  • 3.2 AT91SAM7X256 单片机电路
  • 3.2.1 AT91SAM7X256 单片机的性能特点
  • 3.2.2 AT91SAM7X256 单片机封装及部分引脚介绍
  • 3.2.3 AT91SAM7X256 单片机系统内部结构
  • 3.2.4 AT91SAM7X256 单片机电路设计
  • 3.3 键盘、显示接口电路设计
  • 3.4 电源电路设计
  • 3.4.1 3.3V 电源电路设计
  • 3.4.2 5V 电源电路设计
  • 3.4.3 15V 电源电路设计
  • 3.5 开关量输入电路
  • 3.6 开关量输出电路
  • 3.7 故障报警输出接口电路
  • 3.8 重量通道电路
  • 3.9 速度通道电路
  • 3.10 通信电路
  • 3.10.1 RS-232 通信电路
  • 3.10.2 RS-485 通信电路
  • 3.11 模拟量输出电路
  • 3.12 本章小结
  • 第四章 配料秤控制器的软件设计
  • 4.1 引言
  • 4.2 FreeRTOS 操作系统简介
  • 4.3 主程序设计
  • 4.4 重量通道软件设计
  • 4.4.1 称重算法软件设计
  • 4.4.2 数据采集软件设计
  • 4.4.3 流量及累计量软件设计
  • 4.5 速度通道任务软件设计
  • 4.6 键盘显示任务软件设计
  • 4.7 PID 控制算法软件设计
  • 4.8 通信任务软件设计
  • 4.9 本章小结
  • 第五章 模糊PID 控制器的设计与实现
  • 5.1 引言
  • 5.2 PID 控制技术
  • 5.2.1 PID 控制原理
  • 5.2.2 PID 控制器
  • 5.3 模糊控制技术
  • 5.3.1 模糊控制的数学基础
  • 5.3.2 模糊控制原理
  • 5.3.3 模糊控制器
  • 5.4 模糊PID 控制器
  • 5.4.1 模糊PID 控制原理
  • 5.4.2 模糊PID 控制器的具体实现
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 仿真研究
  • 6.1 引言
  • 6.2 仿真软件介绍
  • 6.3 PID 控制算法仿真
  • 6.4 模糊控制算法仿真
  • 6.5 模糊PID 控制算法仿真
  • 6.6 模糊PID 控制算法软件设计
  • 6.7 本章小节
  • 第七章 总结和展望
  • 7.1 论文的主要工作
  • 7.2 本文的不足
  • 7.3 展望
  • 参考文献
  • 附录 配料秤的PCB 图及实物图
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的论文

    • 相关论文文献

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