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电子皮带秤配料系统的模糊PID控制

作　者: 杨帆
导　师: 陈铁军
学　校: 郑州大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 配料模糊PID 精度速度配料速度 Matlab
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着科学技术的不断发展,电子皮带秤配料系统已在煤炭、化工、烟草、冶金、建材等行业中广泛应用。目前大多数皮带秤配料系统仍然是采用传统的PID控制算法,灵敏度较高,,可以说在理论上调节是能做到无误差的,或者说在误差较小的范围内的确很有优势,但是出现较大误差时,其动态特性并不是很理想,超调量一般较大。所以,本课题设计了一套更为合理高效的电子皮带秤配料料系统,本设计主要针对皮带秤配料系统中配料这一环节,采用模糊PID和传统PID控制相结合的方法。同时用PLC控制和组态软件对皮带秤配料系统中配料这一环节实现自动控制,可以调节误差较大时,超调量也较大的问题。本课题主要内容包括皮带秤的原理与组成,系统的总体设计,模糊控制算法结合本系统的分析以及采用MATLAB进行模糊PID控制仿真。首先,在论文中阐述了现有皮带秤的现状及实际工艺中遇到的难点问题,给出自己的设计方案。在保证系统称量精度及控制精度的前提下,选择合理的软硬件配置。从而提高系统的统总体设计方案和基本组成；配料皮带秤的工作原理及总体控制方案；称重传感器和测速传感器的选择；电机调速方式的选择等；然后,在第三章中阐述模糊PID的设计。通过系统分析结合配料系统的现场实际工作情况,由模糊控制技术的理论,给出模糊控制结构框图。根据模糊控制器的设计步骤,设计出与传统PID相结合的模糊PID控制器。解决了皮带秤配料系统的控制及误差调节问题,从而提高配料系统的配料速度及精度。论文中用两章的篇幅分别介绍了PLC控制和MATLAB仿真,第四章讲述系统电气部分的组成以及PLC控制使输煤现场的配料系统按要求自动完成下料、称重、配比全过程。第五章应用MATLAB仿真软件中的Simulink图形化工具平台对配料秤仪表采用的模糊PID控制进行了仿真。从仿真波形图上可以看出,引入模糊控制后,在系统受到干扰出现偏差时调节效果很好。通过该系统的研究,有效地解决了电子皮带秤的控制精度及配料速度问题。大大提高了系统的计量精度和配料速度。在很大程度上降低了工人劳动强度,最终提高了生产率和产品质量。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1、绪论  8-13
  1.1 课题背景及其意义  8
  1.2 系统工作现状及工艺难点问题  8-11
    1.2.1 皮带秤配料系统的现场结构组成  8-9
    1.2.2 一般的控制方案  9-10
    1.2.3 现有配料系统的难点问题  10-11
  1.3 本设计解决的问题及主要内容  11-13
2、皮带秤配料系统工作原理及总体设计方案  13-28
  2.1 皮带配料系统组成及工作原理  13-15
    2.1.1 皮带秤配料系统组成  13-15
    2.1.2 皮带秤工作原理  15
  2.2 配料皮带秤工作方式  15-17
    2.2.1 拖料式配料方式  15-16
    2.2.2 恒速配料方式  16
    2.2.3 双调速式配料方式  16-17
  2.3 皮带秤配料系统总体设计  17-21
  2.4 测速传感器的选择  21-22
    2.4.1 磁阻式测速传感器  21
    2.4.2 光—电式测速传感器  21-22
  2.5 称重传感器的选择  22-25
    2.5.1 量程的选择  22-23
    2.5.2 灵敏度的选择  23
    2.5.3 称重传感器结构类型的选择  23-24
    2.5.4 六线制长线补偿技术  24-25
  2.6 配料系统电动机的调速控制方案  25-28
    2.6.1 交流变频调速原理  25-27
    2.6.2 变频器的控制回路设计  27-28
3、电子皮带秤模糊PID控制  28-40
  3.1 概述  28-29
  3.2 系统的控制模型设计  29-30
  3.3 模糊控制技术  30-40
    3.3.1 模糊控制原理  30-31
    3.3.2 模糊控制器的设计及实现  31-40
4、电气控制系统  40-47
  4.1 配料过程的动力控制  40-44
    4.1.1 PLC的特点和配置  40-42
    4.1.2 动力控制部分的设计  42-44
  4.2 称量落差补偿问题  44-47
5、模糊PID控制算法仿真  47-51
  5.1 概述  47
  5.2 模糊PID控制算法仿真  47-51
6、结论  51-52
参考文献  52-53
致谢  53

电子皮带秤配料系统的模糊PID控制

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