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塑料挤出温度模糊控制系统的开发研究

时间:2019-12-21 18:44:23  来源:  作者:  浏览量: 1
简介: 而在A/D转换方面,采用V/F转换器AD650,以实现一线输出,减少多条口线带来的干扰。同时配合CD4051实现三拍采频(见)以便完全消除零点漂移以及系统益漂移所引起的误差。是信号输入的

而在A/D转换方面,采用V/F转换器AD650,以实现一线输出,减少多条口线带来的干扰。同时配合CD4051实现三拍采频(见)以便完全消除零点漂移以及系统益漂移所引起的误差。是信号输入的电路示意图。

  1前言在影响塑料成型加工过程的诸多因素当中,熔体温度是一个最为关键的控制量。如何对塑料加工中的温度进行有效的控制一直是相关领域里一个主要的研究课题。下面介绍一种以单片机为主体的挤出温度模糊控制系统,该系统的特点是体积小、成本低、功能强,能有效地实现智能化控制。

  2硬件系统组成2.1总体框图控制系统主要由输入、信号处理及控制算法、输入输出控制和键盘显示等部分组成,是该控制系统的硬件总体框图。

  光电隔离AT89C52看图i硬件系统总体框图电隔离作V/F变痪光电隔离一至单片机P1.0口信号输入部分电路示意。2信号输入及处理在信号输入及处理部分,为了提高系统的抗干扰能力和系统的可靠性,一方面采用带热电偶用单片机AT89C52中的两个定时器测量AD650的输出频率,其中T0作定时器以控制多少时间采集一次;T1作计数器以便知道在TO时间内有多少个脉冲,及频率的大小。八选一的模拟转换开关CD4051在地址A、B、C的控制下,使AD650芯片的输入部分分别与被测电压Vn、基准电压Vr和0V接通。每个测量周期分为三拍,所以称之为三拍采频。由于AD650的输入电压和转换频率成线性关系,所以有以下的公式:冷端补摈-、低零点漂移的专用放大蕊片AD55.pub表1模糊控制表-6一AD650芯片的输入部分分别与被测电压Vin、基准电压Vr和0V接通时所采到的频率。

  很显然,如果Vr非常准确,只要准确测量出三个电压对应的频率,就可以知道VlN的大小。而由于AD650芯片的精确度,以及AT89C52的计数器和定时器的精确度都非常高,所以用该方法测得的VlN必然可以达到很高的精度,并能有效地抑制零点漂移。

  2.3输出电路输出电路部分由一片8155扩展、十六路输出,包括八路加热信号和八路冷却信号组成。每路信号都要加驱动,并加入光电隔离以抗干扰,最终以PWM方式输出去控制继电器。

  3软件系统开发系统的软件开发主要包括两部分:一部分是用于实现三拍采频、滤波、热电偶分度表的存取和查表,以及看门狗等;另一部分是用于实现模糊控制算法、控制表的存取以及具体软件的查取等。下面主要介绍第二部分。

  3.1模糊控制规则实现模糊控制的一个最基本的前提,是根据控制对象的特性,总结手动操作经验,确定模糊控制规则,并使各条规则之间有一定的互补性,以便使模糊控制规则整体上具有相当的可调整性。这样如果某条规则被删除,模糊控制仍然可以得到相近的控制效果3.例如,根据塑料挤出过程的温度变化特性,可以总结出这样的操作经验,如“温度低,温升慢,则加热控制量较高”、“温度低,温升快,则加热控制量高”、“温度高,温升较快,则加热控制量较高”等。由这一系列的操作经验,可归纳出总共21条模糊条件语句,其格式如下:3.2模糊控制表的生成上面得到的21条模糊条件语句之间“是”和制量的模糊集合U可以表示为:可以得到一组(EEC)与U的对应关系数据,也就是所需要的模糊控制表,如表1所示。E、EC分别是实测温度值与给定值的偏差以及偏差变化率经过量化因子量化后的值。将该表编程固化在单片机芯片的E2PROM中,当进行实时控制时,测得温度偏差以及偏差变化率后,就可以根据该时刻的E、EC的值查得对应的输出量U.3.3模糊控制表的存取与应用要用单片机实现模糊控制,首先需要实现模糊控制表的存储。表1所给出的模糊控制表可以看成一个二维的nXm矩阵,其中n =13.由于单片机的内存是按一维空间来存放数据,并以地址来标识某一内存单元进行数据的存取,因此必须将该二维矩阵以行存放方式,逐行地依次将矩阵元素存入单片机内存ROM中的Fdata区域,则元素U在内存中相对于矩阵第一个元素的位置就为:iXn+按实测的温度偏差和偏差变化率计算出U存放的表地址后,查表得出U,将其乘以一个比例因子后就可加到实际被控对象上。

  4系统总体性能分析4.1仿真分析利用MATLAB中的FUZZY控制工具箱和SIMUUNK,按所采用的模糊控制规则对一阶被控◎控制输出变量反模糊化最大度法icpub对象口二阶被控对靡进行仿真并将其结果与加PID控制算法进行比较。由和中的仿真曲线可以看出,模糊控制算法可以实现低超调甚至无超调控制。比起PID控制来,其过渡时间要短,控制作用比较快速,对被控对象参数变化不敏感即鲁棒性强。

  4.2控制效果与误差分析将所开发的模糊控制器应用于电磁动态塑料挤出机上进行温度控制,并与自整定PID控制器以及一般的PID控制器的控制效果进行比较,其结果如所示,与仿真分析的结果基本一致。模糊控制算法和PID算法的仿真结果二阶被控对象G(S)=g23」

  模糊控制算法和PID算法的仿真结果从该图可以进一步证明,本文所研究的温度模糊控制器的过渡时间较一般的PID控制器和自整定PID控制器的都要短,可以进行快速控制,并达到低超调甚至无超调控制。而由于模糊控制本身算法所致,在将温度偏差值和偏差变化率进行分档,以及模糊控制表的离散化处理不善时,与自整定PID控制器相比较,则会存在有一定的稳态误差。

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