制动软管爆裂试验台控制技术的研究开发

摘要

本课题是在现有的汽车制动软管爆裂试验台的基础上，采用计算机技术对其控制系统进行改进。 改造前的试验台检测时，操作者通过边观察显示仪表上的读数，边用手调节加载阀，对试件进行加压。这种操作精度很低，并且检测时，因加载阀的压差较大，且手动操作不稳定，使得加压速度很不稳定，容易引起压力陡升，造成检测的失败。本课题采用手动阀与步进电机相结合的方式，把加载阀改造为数字阀。改造后的数字阀用PLC来控制，通过控制阀的开口量，从而控制加压速度。为了解决步进电机的扭矩不够大和步距角太大的问题，在手动阀与步进电机之间连接一个减速器。并利用步进电机的驱动器的细分功能，进一步细分步进电机的步距角，使数字阀理论上每脉冲转动角度变得非常小，以提高系统的控制能力。 在控制策略上，采用模糊控制，模拟人的操作过程。控制规则根据操作经验来确定。先离线计算出模糊控制查询表，然后利用间接地址查表的方法，在西门子S7-200 PLC上编程实现模糊控制算法。 本课题采用PLC作为下位机，实现控制系统的控制功能。PC机作为上位机，存储和查看检测结果和相关数据。用 WinCC作为组态软件，编写上位机的监控画面。用VB编写软件，处理数据库中压缩的历史归档数据。 实例和数据证明试验台控制系统的改进基本上达到了预期的目标。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本文的研究背景

1.2本课题国内外研究及应用现状

1.3液压数字阀的发展及现状

1.4课题所做的主要工作

第二章试验台控制系统设计

2.1系统分析

2.2改进方案

2.3加载阀的改进

2.3.1步进电机特点

2.3.2步进电机的细分

2.3.3矩角特性和最大静转矩Tjmax

2.3.4数字阀

2.4基于PLC的核心控制

2.4.1 S7-200 PLC

2.4.2模拟量扩展模块

2.5控制精度

2.6小结

第三章试验台控制算法研究

3.1控制方法

3.1.1经典控制方法

3.1.2专家系统

3.1.3神经网络

3.1.4模糊逻辑控制

3.2模糊控制基本原理

3.2.1模糊控制的特点

3.2.2模糊控制的数学基础

3.3试验台模糊控制算法

3.3.1变量词集的选择

3.3.2论域的选择

3.3.3比例因子的选择

3.3.4隶属函数的选择

3.3.5模糊控制规则

3.3.6非模糊化

3.4利用MATLAB进行模糊算法的设计

3.5保压时的模糊控制

3.6本章小结

第四章试验台控制系统PLC软件设计

4.1通讯方式

4.2 PLC的空间规划

4.3控制系统的软件设计

4.4模糊控制器的PLC实现

4.4.1模糊控制器的结构

4.4.2 PLC模糊控制器结构分析

4.4.3 PLC模糊控制器设计

4.5小结

第五章上位机界面设计

5.1基于WinCC的系统界面

5.1.1 WinCC的特点

5.1.2试验台监控界面

5.2 PLC与上位机的通讯

5.2.1通讯方法

5.2.2通过OPC软件进行通讯

5.3 WinCC归档数据处理

5.3.1归档数据

5.3.2利用ADO/WinCC OLE DB访问数据库的语法

5.3.3压缩数据导出至Excel

5.4小结

第六章试验台改进

6.1试验台改造

6.2检测结果

总结

一、总结

二、进一步的工作

参考文献

攻读学位期间发表论文

致谢