自同步振动定量给料系统研究

论文摘要

随着我国工业生产的迅速发展,给料设备作为许多生产设备的配料系统,已经广泛应用于冶金、建材、电力、化工、食品、医药等各行各业。本文进行将自同步振动定量给料机应用于工业配料系统研究,主要解决如何应用PID控制算法对自同步振动给料系统进行控制问题的研究。本文首先对定量给料系统的回路控制方式进行分类阐述,并且对定量给料系统的构成,自同步振动给料机的原理和特点进行了分析。同时对瞬时流量及其累计流量的计算方法进行了分析。自同步振动给料机的电机及其变频器的型号选择也进行了相应得计算及其说明。本文重点介绍了给料控制系统的软硬件设计思想。本系统硬件基于8位单片机AT89C52进行设计开发,采用模拟滤波技术。前后向通道设计分别选用12位A/D、D/A转换器,保证了控制精度。电机测速编码器采用光电隔离技术,避免输出对输入产生的干扰。选用非易失性数据存储器保证掉电后系统重要参数不丢失。12位数码管可同时显示瞬时流量值、累计流量值、流量设定值、PID参数等多项参数值。键盘可对PID系统参数值、给料量等参数进行及时设定和修改。并且应用研华工控机上自带的组态软件,设计PID参数控制器的控制面板图。系统软件控制算法采用PID控制算法有效的克服了流量调节中的大偏差,大滞后带来的振荡。本文还提出用模糊自整定控制器实现对自同步振动给料机的控制。并利用MATLAB仿真工具对模糊自整定PID控制器的性能作了初步研究。仿真结果表明,明显优于传统PID控制,具有超调量小、过渡时间短、稳定性好、适应性强等特点,能够达到预期的控制效果。通过PID控制系统在振动定量给料系统中的应用,验证了自同步振动给料系统作为恒值给料控制系统的可行性,其控制精度和控制速度能够满足一些场合的要求。同时,通过传统PID控制器与模糊自整定PID控制器的仿真比较,证明模糊自整定PID能进一步提高控制精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 背景及意义
• 1.2 定量给料系统发展概述
• 1.2.1 计量控制仪表概况
• 1.2.2 定量给料系统分类
• 1.2.3 控制方法简介
• 1.3 工业控制计算机系统
• 1.4 论文研究的重要内容
• 第2章 定量给料系统的构成及分析
• 2.1 定量给料系统的构成
• 2.2 惯性式振动机械的动力学参数的设计与计算
• 2.2.1 平面运动双轴惯性振动机械的动力学
• 2.3 定量给料系统分析
• 2.3.1 系统的工作原理
• 2.3.2 电机的选型
• 第3章 给料机控制算法研究
• 3.1 PID控制器的基本原理
• 3.1.1 比例作用
• 3.1.2 积分作用
• 3.1.3 微分作用
• 3.2 数字PID算法
• 3.2.1 位置PID控制算法
• 3.2.2 增量式PID控制算法
• 3.2.3 PID控制的分析
• 第4章 给料控制系统的设计
• 4.1 单片机应用系统的设计要点
• 4.1.1 设计步骤
• 4.1.2 硬件设计要求
• 4.1.3 软件设计要求
• 4.2 单片机应用系统设计
• 4.2.1 计算机系统设计
• 4.2.2 前向通道设计
• 4.2.3 后向通道设计
• 4.2.4 人机对话通道设计
• 4.3 软件设计
• 4.3.1 系统软件的基本要求
• 4.3.2 主程序设计
• 4.3.3 子程序设计
• 4.3.4 中断程序设计
• 4.3.5 软件抗干扰原理与方法
• 第5章 工控程序设计
• 5.1 GENIE简介
• 5.2 组态程序
• 5.2.1 采样周期
• 5.2.2 调皮组态
• 5.2.3 系数标定组态
• 5.2.4 主控制组态
• 第6章 模糊自整定PID控制器的设计与仿真
• 6.1 仿真工具介绍
• 6.2 SIMULINK构造的模糊自整定控制器模型
• 6.3 控制系统仿真
• 结论
• 参考文献
• 致谢