塑料擠出溫度模糊控制系統的開發研究
而在A/D轉換方面,采納V/F轉換器AD650,以實現一線輸出,減少多條口線帶來的干擾。同時配合CD4051實現三拍采頻(見)以便完全打消零點漂移以及系統益漂移所引起的誤差。是信號輸入的電路示用意。
1前言在影響塑料成型加工過程的諸多因素當中,熔體溫度是一個最為關鍵的控制量。如何對塑料加工中的溫度停止有效的控制不時是相關領域里一個主要的鉆研課題。下面介紹一種以單片機為主體的擠出溫度含糊控制系統,該系統的特點是體積小、本錢低、功能強,能有效地實現智能化控制。
2硬件系統組成2.1總體框圖控制系統主要由輸入、信號解決及控制算法、輸入輸出控制和鍵盤顯示等部分組成,是該控制系統的硬件總體框圖。
光電隔離AT89C52看圖i硬件系統總體框圖電隔離作V/F變瘓光電隔離一至單片機P1.0口信號輸入部分電路示意。2信號輸入及解決在信號輸入及解決部分,為了進步系統的抗干擾才干和系統的牢靠性,一方面采納帶熱電偶用單片機AT89C52中的兩個定時器丈量AD650的輸出頻率,其中T0作定時器以控制多少工夫采集一次;T1作計數器以便曉得在TO工夫內有多少個脈沖,及頻率的大小。八選一的模擬轉換開關CD4051在地址A、B、C的控制下,使AD650芯片的輸入部分別離與被測電壓Vn、基準電壓Vr和0V接通。每個丈量周期分為三拍,所以稱之為三拍采頻。由于AD650的輸入電壓和轉換頻率成線性關系,所以有以下的公式:冷端補擯-、低零點漂移的專用放大蕊片AD55.pub表1含糊控制表-6一AD650芯片的輸入部分別離與被測電壓Vin、基準電壓Vr和0V接通時所采到的頻率。
很顯然,假如Vr十分準確,只有準確丈量出三個電壓對應的頻率,就能夠曉得VlN的大小。而由于AD650芯片的準確度,以及AT89C52的計數器和定時器的準確度都十分高,所以用該辦法測得的VlN必然能夠抵達很高的精度,并能有效地克制零點漂移。
2.3輸出電路輸出電路部分由一片8155擴展、十六路輸出,包括八路加熱信號和八路冷卻信號組成。每路信號都要加驅動,并參與光電隔離以抗干擾,最終以PWM方式輸進來控制繼電器。
3軟件系統開發系統的軟件開發主要包括兩部分:一部分是用于實現三拍采頻、濾波、熱電偶分度表的存取和查表,以及看門狗等;另一部分是用于實現含糊控制算法、控制表的存取以及詳細軟件的查取等。下面主要介紹第二部分。
3.1含糊控制規則實現含糊控制的一個最根本的前提,是依據控制對象的特性,總結手動操作經歷,確定含糊控制規則,并使各條規則之間有一定的互補性,以便使含糊控制規則整體上具有相當的可調整性。這樣假如某條規則被刪除,含糊控制依然能夠得到相近的控制成效3.例如,依據塑料擠出過程的溫度變遷特性,能夠總結出這樣的操作經歷,如“溫度低,溫升慢,則加熱控制量較高”、“溫度低,溫升快,則加熱控制量高”、“溫度高,溫升較快,則加熱控制量較高”等。由這一系列的操作經歷,可歸納出總共21條含糊條件語句,其格式如下:3.2含糊控制表的生成上面得到的21條含糊條件語句之間“是”和制量的含糊匯合U能夠表示為:能夠得到一組(EEC)與U的對應關系數據,也就是所須要的含糊控制表,如表1所示。E、EC別離是實測溫度值與給定值的偏向以及偏向變遷率經過量化因子量化后的值。將該表編程固化在單片機芯片的E2PROM中,當停止實時控制時,測得溫度偏向以及偏向變遷率后,就能夠依據該時刻的E、EC的值查得對應的輸出量U.3.3含糊控制表的存取與應用要用單片機實現含糊控制,首先須要實現含糊控制表的存儲。表1所給出的含糊控制表能夠看成一個二維的nXm矩陣,其中n =13.由于單片機的內存是按一維空間來存放數據,并以地址來標識某一內存單元停止數據的存取,因此必需將該二維矩陣以行存放方式,逐行地依次將矩陣元素存入單片機內存ROM中的Fdata區域,則元素U在內存中相關于矩陣優先個元素的地位就為:iXn+按實測的溫度偏向和偏向變遷率計算出U存放的表地址后,查表得出U,將其乘以一個比例因子后就可加到實際被控對象上。
4系統總體性能剖析4.1仿真剖析利用MATLAB中的FUZZY控制工具箱和SIMUUNK,按所采納的含糊控制規則對一階被控◎控制輸出變量反含糊化最大度法icpub對象口二階被控對靡停止仿真并將其結果與加PID控制算法停止比較。由和中的仿真曲線能夠看出,含糊控制算法能夠實現低超調甚至無超調控制。比起PID控制來,其過渡工夫要短,控制作用比較快速,對被控對象參數變遷不敏感即魯棒性強。
4.2控制成效與誤差剖析將所開發的含糊控制器應用于電磁動態塑料擠出機上停止溫度控制,并與自整定PID控制器以及一般的PID控制器的控制成效停止比較,其結果如所示,與仿真剖析的結果根本一致。含糊控制算法和PID算法的仿真結果二階被控對象G(S)=g23」
含糊控制算法和PID算法的仿真結果從該圖能夠進一步證明,本文所鉆研的溫度含糊控制器的過渡工夫較一般的PID控制器和自整定PID控制器的都要短,能夠停止快速控制,并抵達低超調甚至無超調控制。而由于含糊控制本身算法所致,在將溫度偏向值和偏向變遷率停止分檔,以及含糊控制表的離散化解決不善時,與自整定PID控制器相比較,則會存在有一定的穩態誤差。
為滿足化工、石化、冶金、電力、紡織、醫藥、造紙及給排水等行業工程技術人員的迫切需求,同時也為幫忙廠家擴充產品宣傳,進步市場競爭才干,全國化工自動化及儀表信息站在寬泛征求上述行業企事業會員單位意見的根底上,決定編輯出版自控系統設計選型產品大全一書,望有意入編本書的單位與本站聯絡。