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纱线超低张力探测与智能控制系统的研发

作　者: 林远昊
导　师: 丁永生
学　校: 东华大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 张力控制 内分泌调节 智能控制 协同控制 专家系统
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着我国纺织业的蓬勃发展,纱线制造工艺的水平不断提高,对于纱线质量的要求也越来越苛刻。张力控制是生产过程中最重要的环节之一,控制系统的高敏感度、高精度、抗干扰性等要求是人们关注的焦点。本论文首先分析总结了国内外目前在张力控制方面的研究成果,接着在胡克定律与动态力矩平衡原理这两个重要的机理基础上对纱线张力进行了系统的分析,经过一系列的推导公式,阐明了张力模型及影响张力的主要因素,然后又在原有模型的基础上加入了放卷轴的讨论,改进了模型。接下来分析介绍了现有的一些张力控制算法,在对他们分析的基础上提出了一种新颖的带有专家系统的基于内分泌激素调控理论的智能算法,并具体的给出了控制器的设计方法：采用两层控制器的结构,一级控制器的控制规律采用神经内分泌系统的激素分泌调节规律,利用一级控制器动态优化调整二级控制器的控制参数；此外,针对提出的改进型模型,引入了协同控制的策略来应对新模型带来的问题,给出了控制器的设计方案。在此基础之上进行的simulink仿真结果表明,内分泌调控控制器达到了系统的控制要求,相比之前的控制算法系统的性能得到了很大的提升,加入了协同控制器之后,系统的性能得到进一步提升,证明了该方案具有良好的应用前景。最后,本论文先对以单片机为核心的张力控制系统各个模块的硬件电路展开了设计。包括信号采样与处理模块、人机交互模块、通讯模块、驱动模块以及存储器扩展模块等,在硬件电路设计的基础上,对系统相应模块的软件进行了分析设计,所有模块相互协调,使系统得以正常运行。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10
  1.2 研究现状  10-14
    1.2.1 自动络筒机  10-11
    1.2.2 张力控制器  11-14
  1.3 研究内容及创新点  14-15
  1.4 文章结构  15-17
第二章 纱线张力的分析与模型的建立  17-24
  2.1 引言  17
  2.2 系统张力的分析  17-18
  2.3 模型的建立与分析  18-21
  2.4 模型的改进  21-23
  2.5 小结  23-24
第三章 基于内分泌激素调控的智能算法  24-36
  3.1 引言  24-25
  3.2 算法分析  25-29
    3.2.1 激素调控理论  25-26
    3.2.2 控制系统结构  26-27
    3.2.3 一级控制器的设计  27-28
    3.2.4 二级控制器的设计  28-29
  3.3 专家系统  29-32
    3.3.1 专家系统的功能  29-30
    3.3.2 专家系统的结构  30-31
    3.3.3 知识库及知识的表示  31
    3.3.4 推理  31-32
  3.4 协同控制策略的引入  32-35
    3.4.1 生长激素调节机制  33
    3.4.2 协同控制器的设计  33-35
  3.5 小结  35-36
第四章 基于MATLAB的仿真设计  36-44
  4.1 引言  36
  4.2 MATLAB仿真系统简介  36-37
  4.3 基于内分泌激素调控的张力控制系统仿真  37-40
  4.4 引入协同控制策略的张力控制系统仿真  40-43
  4.5 小结  43-44
第五章 控制系统总体设计  44-65
  5.1 引言  44-45
  5.2 信号采样与处理模块  45-48
    5.2.1 A/D转换器的选取  45-46
    5.2.2 转换电路的设计  46-48
  5.3 人机交互模块  48-52
    5.3.1 键盘接口电路  49
    5.3.2 显示接口电路  49-52
  5.4 通讯模块  52-55
    5.4.1 通讯电路设计  52-53
    5.4.2 通讯协议  53-55
  5.5 抗干扰模块  55-60
    5.5.1 电源抗干扰  55-58
    5.5.2 看门狗电路  58-59
    5.5.3 软件滤波模块  59
    5.5.4 最小二乘拟合数据  59-60
  5.6 存储器扩展模块  60-63
    5.6.1 总线构造  60-61
    5.6.2 存储器扩展的读写控制  61
    5.6.3 存储器地址空间分配  61-62
    5.6.4 电路设计  62-63
  5.7 软件界面与控制算法  63-64
  5.8 小结  64-65
第六章 总结与展望  65-66
参考文献  66-71
致谢  71-72
攻读硕士期间发表的论文  72
  攻读硕士期间发表的论文  72
  攻读硕士期间获得的专利  72
  攻读硕士期间参加的项目  72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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