基于Fuzzy-PID的人造板调施胶系统的研究

摘要

本课题以哈尔滨某人造板厂的“人造板调施胶系统的改造项目”为基础，主要针对我国目前人造板生产过程中生产技术落后、自动化程度低和生产设备破旧等问题，造成人造板生产效率低、质量差，资源浪费比较严重。目前我国大部分中小人造板企业生产设备还没有更新换代，生产线自动化程度较低，对生产管理和实时调控影响较大，这些人造板厂主要根据工艺配方要求进行人工控制，控制方法落后，无法达到预期目标。
　　本文设计的人造板调施胶系统采用并行在线式调施胶生产工艺，取消传统人造板生产过程中混配胶液提前输送到贮胶罐的环节，实现了边调胶边施胶的并行在线工艺。人造板调施胶系统应用集散控制方式，上位机采用研华工控机，下位机采用 OMRON公司的CJ1G-CPU45H型 PLC，运用触摸屏作为监控界面，将运行系统的状态直接反馈显示，上位机与下位机之间通过Omron Controller Link进行通信。该人造板调施胶系统能够实现数据采集、处理、调胶施胶的自动控制，使纤维量和胶液量的添加比例维持在动态的高度平衡；完成对整个人造板调施胶生产过程中的实时监控、配方的设定、自动报警和历史数据的存储。降低了生产成本，保证了人造板的产品质量。
　　由于在人造板生产过程工况复杂且彼此之间相互耦合，存在大时滞和强非线性的现象，在实际生产过程中受到各种因素的干扰，很难建立其准确的数学模型，传统的PID控制以传递函数为基础，只适用于线性定常系统，无法解决多输入多输出的非线性、时滞性及强耦合性的问题，控制效果不理想，而模糊控制则无需建立被控对象的准确数学模型，对于很难建模或无法建模的复杂对象，只需要根据生产过程经验建立模糊控制规则，设计出模糊控制器就可以完成控制要求，因此本文采用 fuzzy-PID控制方法，解决了施胶量与纤维量精确配比的问题。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 人造板调施胶控制技术现状和发展趋势

1.3 人造板调施胶控制系统存在的问题

1.4 本文的主要研究内容

第2章 人造板调施胶控制系统总体方案

2.1 人造板调施胶控制系统概况

2.2 人造板调施胶系统硬件设计方案

2.3 人造板调施胶系统软件设计方案

2.4 人造板调施胶系统通信设计方案

2.5 本章小结

第3章 人造板调施胶控制系统设计

3.1 人造板调施胶控制系统硬件设计

3.2 人造板调施胶系统软件设计

3.4 人造板调施胶系统的通信设计

3.5 本章小结

第4章 人造板调施胶系统控制算法研究

4.1 人造板调施胶系统的一般控制方法

4.2人造板调施胶系统 Fuzzy-PID 控制器的设计

4.3 Fuzzy-PID 算法在PLC中的实现

4.4 MATLAB仿真分析

4.5 本章小结

第5章 人造板调施胶系统的测试实验研究

5.1 人造板调施胶系统的仿真测试

5.2 现场设备测试

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明

致谢

附录1 数据采集及处理

附录2 调施胶控制

附录3 符号注释