智能气门电镦机实时控制系统及其模糊PID控制的研究

摘要

根据怀集气配厂现有传统卧式气门电镦机的基本原理，综合国内外最新的控制方案，本文提出了智能气门电热镦机的实时控制方案及基于模糊PID控制的电流控制算法。控制核心设备采用上、下两级研祥工业控制计算机，三菱PLC。上、下两级工控机通讯采用自设计的具有校验能力的串口通讯协议，工控机与PLC之间通过I/O卡进行并行通讯。对于气门电热镦粗，本智能控制系统具有手动、半自动、自动等三个控制模式，与传统的电热镦机相比，具有数字化、图形化、操作人性化与数据处理功能强大等优点。对于电热镦粗过程中最重要的工艺参数——加热电流，本文还提出了基于模糊PID控制的控制算法，符合了气门电热镦粗控制的非线性性，并能最大程度的利用工厂工人原有的操作经验，具有较强的适应性和鲁棒性。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题的来源、目的和意义

1.2电镦机控制系统的国内外现状

1.3课题的主要内容

1.4课题的创新点与难点

第二章电镦机加工原理及其工艺过程

2.1电热镦粗加工原理

2.2电热镦粗加工的工艺过程

2.2.1预备阶段

2.2.2电镦阶段

2.2.3结束阶段

第三章新型电镦机控制系统

3.1原有控制方案的不足

3.2解决方案

3.2.1方案的提出

3.2.2采用上、下位机控制方案的原因

3.3上、下位机控制方案的改进

第四章电镦机硬件控制系统

4.1 PCL-728两通道独立D/A输出卡

4.2 PCL-813 32路独立模/数转换输入卡

4.3 PCL-836多功能定时/计数卡

4.4位移/速度传感器

4.5电流传感器

4.6电流控制原理

4.6.1 AC/AC方案

4.6.2 AC/DC+DC/AC方案

4.6.3解决方案

4.7三菱FX2N-80MR型PLC电气连接

第五章上、下位机通讯协议

5.1需求描述

5.2通讯方案选择

5.2.1 RS232串口通讯协议

5.2.2以太网通讯协议

5.2.3 USB通讯协议

5.2.4方案选择

5.3上、下位机串行通讯协议的介绍

5.3.1帧结构

5.3.2数据校验方法

5.3.3传输模式

第六章 下位机软件设计

6.1软件结构

6.2 DOS系统定时中断

6.2.1定时原理

6.2.2 PCL-836定时卡定时实现

6.2.3使用INT8定时实现

6.3 A/D转换

6.3.1 A/D采集卡驱动程序的编程

6.3.2位移检测

6.3.2压力检测

6.3.3电流检测

6.3.4串口通讯

6.3.5控制流程

第七章 上位机软件设计

7.1上位机软件功能模块

7.2数据库模块

7.2.1简介

7.2.2数据库操作介绍——“搜索”功能

7.3串口通讯模块

7.3.1 WINDOWS2K系统串口读写方法

7.3.2串口的读写方案选择

第八章基于模糊PID控制的镦粗电流优化

8.1 PID控制器

8.2模糊控制原理

8.2.1模糊控制器构成

8.2.2模糊控制系统机构

8.3模糊PID控制器的设计思想

8.3.1模糊PID控制器

8.3.2 PID参数模糊整定原则

8.4在电镦控制系统中的应用

8.4.1电镦机的工作原理分析

8.4.2模糊集和隶属函数的选取

8.4.3电镦机模糊PID控制器参数的整定

8.4.4控制器的模糊规则

第九章现场调试过程的问题及其解决经验

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

独创性声明

致谢