基于模型参考自适应的钢圈机排丝控制研究

摘要

随着中国汽车工业的迅速发展，轮胎机械的需求量也持续上升，同时对轮胎的质量提出了更高的要求。轮胎钢圈机是轮胎机械的一种重要生产设备，其生产的钢丝圈是轮胎的关键部件。本文研究目的是提高钢圈机排丝系统的控制精度和排丝过程的稳定性，从而进一步提高生产效率、产品质量以及生产线的自动化程度。
　　本文首先介绍了轮胎钢圈机生产线的组成和工作原理，分析了钢圈机排丝系统中的几种影响产品质量和生产性能的因素。接着建立了钢圈机排丝系统的数学模型，在此基础上使用经典的控制方法对系统进行了设计，并对钢圈机排丝系统的不确定性进行了分析，通过仿真研究了系统不确定性对速度环特性的影响，进而分析了速度环的变化对位置环的稳定性和跟踪性能的影响。
　　为解决排丝系统建模近似、参数变化、外界干扰等不确定性问题，根据模型参考自适应控制策略具有结构相对简单、工程容易实现等特点，采用Narendra误差模型的基于Lyapnuov稳定理论的模型参考自适应控制策略设计自适应控制器，并将其应用在钢圈机排丝系统的速度环。使排丝伺服系统能够适应各种变化而不断的修正控制器参数，控制速度环跟随理想模型，从而使位置环输出达到理想效果。
　　最后在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型，通过仿真研究表明，在系统具有不确定性因素的情况下，本文所设计的解决方案对于改善系统的性能具有较明显的效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 轮胎钢圈机的发展现状

1．3 伺服系统控制策略的研究现状

1．4 模型参考自适应控制的研究现状

1．5 本文的主要工作

第2章 轮胎钢圈机生产工艺研究

2．1 轮胎钢丝圈生产线简介

2．1．1 导开装置

2．1．2 电加热装置

2．1．3 挤出机

2．1．4 缠绕缓冲装置

2．1．5 缠绕主机

2．1．6 生产线主要技术指标

2．2 钢圈机排丝方式

2．2．1 钢圈机排丝形状

2．2．2 钢圈机排丝规律

2．3 外界环境对排丝系统产生的影响

2．3．1 机电综合谐振对排丝机头的影响

2．3．2 系统不确定性对排丝机头的影响

2．4 本章小结

第3章 钢圈机排丝系统的建模和控制

3．1 轮胎钢圈机排丝控制系统组成

3．1．1 轮胎钢圈机排丝伺服系统

3．1．2 轮胎钢圈机排丝伺服控制系统硬件实现

3．2 钢圈机排丝系统的模型建立

3．2．1 执行机构的数学模型

3．2．2 脉宽调制装置的数学模型

3．2．3 钢圈机排丝伺服系统模型建立

3．3 钢圈机排丝伺服系统调节器的参数整定

3．3．1 电流环调节器的设计

3．3．2 速度环调节器的设计

3．3．3 位置环调节器的设计

3．4 系统不确定性对钢圈机排丝控制的影响

3．4．1 不确定性对速度环的影响

3．4．2 速度环变化对位置环的影响

3．4．3 系统不确定性分析结论

3．5 本章小结

第4章 模型参考自适应控制在钢圈机排丝系统中的应用

4．1 模型参考自适应控制概述

4．1．1 模型参考自适应控制技术基本结构

4．1．2 模型参考自适应控制系统的设计步骤

4．2 基于Narendra误差模型的钢圈机排丝自适应控制方案

4．2．1 设计问题的前提条件

4．2．2 控制器的基本结构

4．2．3 模型匹配的分析

4．2．4 自适应律的推导

4．3 钢圈机排丝伺服系统速度环自适应控制器设计

4．3．1 理论分析

4．3．2 参考模型的选取

4．3．3 控制器的设计

4．4 本章小结

第5章 系统仿真及结果分析

5．1 仿真模型的构建

5．2 参数未变时的仿真分析

5．3 参数变化时的仿真分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 研究工作总结

6．2 未来工作展望

参考文献

致谢