基于Matlab的配料皮带秤模糊PID控制的仿真研究

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随着科学技术的不断发展,配料皮带秤系统已广泛应用于冶金、煤炭、化工、建材等行业中。但目前大多数配料称重系统仍采用一般的PID控制算法,其参数一般是按阶跃响应的过渡过程时间来整定的,灵敏度高,对于固定参数的系统有着较好的调节品质,从理论上讲能做到无误差调节,在误差较小的范围内确有其优越性,但在误差较大时,其动态特性并不理想,超调量一般较大。因此,本课题设计开发了一套基于模糊PID算法的配料皮带秤系统,能有效提高动态称重准确度,增强智能控制功能。论文主要内容包括系统的总体结构设计、数学模型的建立及控制算法的研究、系统硬、软件的设计等内容。本论文主要从五个部分对系统进行设计:第一部分在查阅中英文资料的基础上,首先介绍了配料皮带秤的国内外发展状况,存在的主要问题以及本课题的研究内容与意义。接着对配料皮带秤的组成结构、工作原理进行介绍。第二部分分析了配料皮带秤的原理和其实现。在硬件设计方面主要以ADuC845单片机为核心,完成了重量信号输入通道、速度信号输入通道、基准电压产生单元、4~20mA电流输出单元、开关量输出单元、液晶显示与键盘单元、通讯单元电路、电源单元的设计。第三部分结合硬件电路以及控制算法,进行了配料皮带秤的软件设计,主要对系统主程序、初始化程序、模糊PID控制调节程序和数据处理任务进行了设计。第四部分以配料皮带秤物料累积量为被控对象,分析了PID控制和模糊控制的优缺点,然后详细阐述了模糊PID复合控制系统具体的实现,将模糊控制技术结合传统的PID调节技术应用在配料控制中。即通过对配料系统的分析,建立现场工艺过程的经验,根据模糊控制原理,提出配料系统的模糊控制结构和算法,配合原有的PID控制算法,形成模糊PID复合控制器,以改进电子皮带秤配料系统的控制调节效果,从而提高系统的配料精度和配料速度。第五部分通过MATLAB中的SIMULINK仿真平台,对传统的PID控制、模糊控制、模糊PID控制进行了仿真对比研究。结果表明,模糊PID控制能更好地适应被控对象的变化,优与PID控制、模糊控制。通过该系统,有效地解决了配料皮带秤的控制精度问题,进一步提高了系统的计量精度和配料速度,大大地降低了生产成本,提高了生产效率和产品质量。
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