基于模糊-PID的精密注塑机控制系统设计与研究

摘要

注塑机是塑料成型加工领域广泛应用的高效率成型设备之一，其控制系统的稳定性和控制精度对注塑成型生产和制品质量有重要影响。随着注塑制品质量要求的不断提高，以及精密注塑成型技术的快速发展，对注塑机控制系统的性能要求越来越高。传统的基于PID技术的控制方法，因其参数调整速度慢等特点，加上注塑机料筒的热惯量比较大，其难以满足精密注塑制品对注塑机控制系统的要求。
　　 本文基于对精密注塑制品成型工艺过程控制要求的分析，以及国内外精密注塑机控制技术发展的趋势，提出利用模糊理论与传统PID控制技术相结合，并采用ARM7主控制芯片LPC2294和模糊控制算法，构建了自适应模糊-PID控制器，实现了精密注塑机料筒温度等参数的快速精确控制。并在VC++环境下设计了通用模糊控制C代码生成器，用以完成模糊控制策略的C代码自动生成。同时利用嵌入式图形界面支持系统-MiniGUI，设计了简洁灵活、易于操作的控制系统界面。并为控制系统的键盘、LCD及存储器等设计了硬件电路。另外，为充分利用系统资源，选用嵌入式实时操作系统μC/OS-II作为系统运行平台，保证了任务运行的实时性。
　　 最后，将模糊-PID控制器与BOY12A型精密注塑机温度控制系统进行了对比试验，结果表明，本文设计的模糊-PID控制器能够实现料筒温度的精确控制，相对BOY12A精密注塑机的温度控制器，模糊-PID控制器温度调节时间更短，稳态误差更小，能够满足精密注塑制品对注塑机控制系统的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

1.1 注塑机发展现状

1.2 注塑机的温度控制

1.3 注塑机控制技术发展趋势

2 控制系统总体设计方案

2.1 注塑机结构分析与分类

2.2 注塑成型工艺的要求

2.3 模拟量与开关量的检测与控制

2.4 系统总体方案

3 模糊—PID控制器的设计

3.1 PID控制理论

3.2 模糊控制理论

3.3 模糊—PID控制器的设计

3.3.1 PID控制器参数预整定

3.3.2 输入输出变量的确定和论域变换及模糊子集的划分

3.3.3 模糊器的选择

3.3.4 模糊规则库的建立

3.3.5 模糊推理机的确定

3.3.6 逆模糊化方法的选择

3.4 模糊—PID控制器的仿真

3.5 模糊—PID控制器的实现

3.5.1 常用实现方法

3.5.2 基于VC++的模糊控制器C代码生成

4 注塑机控制系统界面的设计

4.1 系统总体界面方案的提出

4.2 嵌入式图形界面支持系统的选择

4.3 调试环境的选择

4.4 程序运行机制及代码

4.4.1 程序运行机制

4.4.2 主窗口的创建

4.4.3 按钮和菜单的创建

4.4.4 对话框的创建

4.4.5 输入、输出设备驱动程序开发

5 操作系统的体系结构及移植

5.1 μC/OS—Ⅱ启动过程

5.2 任务调度与扩展

5.2.1 任务的调度

5.2.2 任务的扩展

5.3 操作系统移植

6 控制系统硬件连接及程序编制

6.1 主控芯片选择

6.2 温度信号的采集

6.3 存储器的选择

6.4 输入设备及开关量输出

6.5 液晶显示及串口通讯电路的设计

6.6 主要液压控制回路及开关量控制

6.7 任务优先级的分配及系统抗干扰措施

6.8 主要程序

7 测试实验

7.1 实验设备与方法

7.2 实验结果与分析

结 论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表学术论文情况