塑料挤出机温度控制系统设计

摘要

塑料挤出机在生产过程中，其料筒的温度是一个非常重要的参数，如果温度控制不稳定，挤出产品将会出现变形、翘曲、开裂等现象，从而严重影响到产品的质量和生产效率。 本文立足于对老旧塑料挤出设备温度控制系统的改造，在选择控制算法方面，首先对常用的PID控制算法和模糊控制算法进行了分析比较，在此基础上，提出了一种用比例-模糊-PID三者结合的控制算法。这种算法融合了模糊控制的抗干扰能力强和PID控制稳态误差小的优点，并且在温度偏差较大的情况下，切换为比例控制，使温度快速回归，通过运用MATLAB/SIMULINK软件进行仿真对比分析，发现采用比例-模糊-PID算法的温度控制系统具有超调量小、稳态误差小、衰减比大等优点。 基于以上提出的温度控制算法，结合塑料挤出机的特点，对系统的硬件电路和软件分别进行了设计，硬件部分包括信号采集、A/D转换、控制输出、显示、报警等电路，软件部分主要设计了主程序、温度采样模块、键盘输入模块、控制算法模块、温度控制输出模块等。 最后，通过对控制系统的调试和测试证明，该控制系统性能稳定，达到设计要求。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景和意义

1．2 国内外发展状况

1．2．1 塑料挤出设备的发展

1．2．2 温度控制技术的研究和发展

1．3 课题的来源以及要解决的问题

1．4 论文组织结构

第2章 控制对象模型与控制算法的研究

2．1 塑料挤出机温度控制系统的要求

2．2 挤出机的加热和冷却装置

2．3 温度控制对象模型

2．4 常见控制方法的优缺点分析

2．4．1 数字PID控制

2．4．2 朽割胡控

2．5 复合控制

2．5．1 模糊-PID复合控制

2．5．2 比例-模糊-PID复合控制

2．6 本章小结

第3章 温度控制算法的仿真分析

3．1 仿真分析

3．1．1 数字PID控制器

3．1．2 模糊控制器

3．1．3 模糊PID复合控制器

3．1．4 比例-模糊-P I D复合控制器

3．2 温度控制算法的选择

3．3 本章小结

第4章 塑料挤出机温度控制系统的硬件设计

4．1 温度控制系统的硬件结构

4．2 主控芯片的选择

4．3 温度检测电路

4．4 测量信号A／D转换电路

4．5 控制输出电路

4．6 键盘控制电路

4．7 超限报警电路

4．8 串行通信接口电路

4．9 硬件抗干扰设计

4．9．1 干扰来源和危害

4．9．2 硬件抗干扰措施

4．10 本章小结

第5章 温度控制系统的软件设计和系统测试

5．1 系统软件需要完成的任务

5．2 控制系统程序设计

5．2．1 控制系统的主程序设计

5．2．2 温度采样子程序

5．2．3 温度处理控制程序

5．2．4 键盘输入子程序

5．2．5 温度控制算法子程序

5．3 温度控制系统的测试

5．3．1 上位机的测试准备

5．3．2 串行通信的实现

5．3．3 控制电路的连接

5．3．4 测试与分析

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢