基于IKH-PID的通信电缆线径控制系统研究与设计

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随着中国制造业的快速发展与国家智能制造2025计划的提出,整个制造业开始向更高层次发展。电缆制造行业也在追求产品生产的高效率和高品质。尤其是在电力传输、通信、航空航天等多个应用领域里,对电线电缆的线径质量提出更高的要求。其中的通信电缆更是未来通信发展的基础。而当前多数企业所使用电线电缆生产的卧式聚合物推挤机有着多种缺陷,主要为精度与稳定性不高、智能化水平较低,机器控制参数的调整是由技术员凭经验手动完成。在此背景之下,本文开始了对通信电缆线径控制系统进行研究与设计工作。针对通信电缆线径控制系统中存在时滞与扰动导致建模困难和控制精度低等问题,传统PID控制方式具有一定的局限性,在此基础上采用一种基于动态矩阵预测(DMC)和改进磷虾群算法(IKH)对控制系统进行优化的策略。在使用IKH对PID参数快速寻优的同时,利用DMC算法预测功能提前调控,最终得到逼近期望的线径值。通过仿真实验与传统PID控制以及一般磷虾群优化PID控制算法对比,结果表明在抗干扰能力和响应速度方面相比后两种算法更具优势。然后根据系统的需求完成通信电缆线径控制系统的总体设计。硬件部分划分为PLC控制单元、检测设备、触摸屏与通信设备以及电机设备进行选型配置。其中PLC控制单元主要分为CPU模块、输入输出扩展模块、PLC电源以及通信模块。而系统检测设备则包含测径仪、编码器、以及温度与压力传感器等器材。完成硬件选型及线路设计完毕后,开始使用博途V14SP1软件完成系统控制编程工作。根据生产的工艺流程顺序,对主程序、线径检测与报警模块、推挤和牵引速度控制模块、压力检测及控制以及模块与料缸温度检测模块等程序进行编写,并在其中加入本文的优化策略算法。而触摸屏操作系统则是由GP-Pro-Ex软件编制,主要由推挤、填料、牵引调速等多个界面,方便操作手安全快捷控制。在完成系统软硬件的设计后,进行实验并对数据进行采集处理,通过实验数据的对比分析表明,本文采用的基于IKH-DMC-PID算法的通信电缆线径控制系统,在坯料的接头处可以快速将线径稳定在3.57mm左右,具有一定的实际应用价值。
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