基于在线模糊PID的PET瓶胚多段红外加热控制系统研究

摘要

PET瓶胚温度控制系统作为饮料瓶吹灌旋一体机的一个重要组成部分，设计的好坏直接决定了吹瓶的质量。饮料吹灌旋一体机是集吹瓶、灌装和旋盖于一体的饮料瓶生产机组设备，相对于传统的分立系统而言更加智能化，一体化的生产流程使得生产效率更高。但同时工序的流程化也增加了控制系统的复杂性，尤其是PET瓶胚温度的快速准确均匀控制。PET瓶胚温度控制的快速性与准确性直接决定了最终成形饮料瓶的出瓶效率与产品质量，所以对PET瓶胚温度控制系统的策略实现研究就显得相当重要。
　　本课题基于科研课题项目而提出，针对PET瓶胚温度的快速控制要求，采用基于ARM的嵌入式控制方案。针对PET瓶胚温度的分段快速控制要求以及系统模型的复杂性，提出模糊PID的智能控制策略实现方案。全文主要包括以下几个部分。
　　首先，介绍PET瓶胚温度控制系统平台，主要PET瓶胚的加热方案、系统的硬件平台以及系统的软件平台，在PET瓶胚温度控制系统中，瓶胚温度的快速分段检测与瓶胚的分段红外加热方法是其中的两个技术难点。
　　其次，根据PET瓶胚温度控制系统要求与系统的特性分析，比较当前流行的各种工业控制策略，结合ARM嵌入式的控制特性，选择模糊PID作为PET瓶胚温度控制系统的控制策略，设计模糊PID控制器，再通过编程在ARM控制平台上实现PET瓶胚温度的模糊PID控制。
　　最后，调试分析控制系统的稳定性与抗干扰性，以及对比传统PID与模糊PID两种常用工业控制算法分别在瓶胚温度控制系统的控制效果，最终得出模糊PID在PET瓶胚温度控制系统中的优势，完成整个系统的设计。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和研究意义

1．2 国内外发展情况与现状

1．3 研究内容与研究方法

第二章 PET瓶胚温度控制系统平台

2．1 控制对象的加热方案

2．1．1 PET瓶胚材料吸热特性

2．1．2 PET瓶胚九段红外温度采集

2．1．3 PET瓶胚温度分段加热控制

2．2 控制系统硬件平台

2．2．1 AMR主控平台

2．2．2 PWM输出驱动模块

2．3 控制系统软件平台

2．3．1 软件开发平台

2．3．2 系统软件结构

第三章 瓶胚温度控制系统的模糊PID控制技术研究

3．1 瓶胚温度控制系统分析

3．2 系统控制策略选择

3．3 模糊PID控制原理与应用

3．4 模糊PID控制器设计

3．4．1 变量模糊化

3．4．2 构造模糊控制规则

3．4．3 模糊推理及解模糊

3．4．4 PID部分设计

3．5 模糊PID控制编程实现

第四章 控制系统调试与效果分析

4．1 软件系统稳定性分析

4．2 系统抗干扰分析

4．3 传统PID参数整定与控制效果

4．4 模糊PID控制效果

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢