基于模糊控制的烟支装盘交流伺服系统的研究

摘要

随着烟草行业的迅速发展，香烟生产的自动化程度也越来越高。而烟支装盘系统是烟草生产过程中最重要的环节之一。因此，在实际生产应用中需要一个稳定、精确、动态性能好的烟支装盘控制系统。本文提出了一种基于模糊PID控制算法的烟支装盘交流伺服技术，该系统提高了烟支装盘的稳定性和准确性，并且具有广泛的实际意义和应用前景。
　　 论文详细分析了交流永磁伺服电机(PMSM)的数学模型以及装盘机控制系统的实现方法，为了提高系统性能，本文将模糊PID控制算法应用于装盘机控制系统中，并对模糊PID控制算法进行了深入探讨，同时对其可行性和实现方法进行了研究。
　　 本文中的装盘机控制系统以三菱Q02HCPU为控制核心，由其实现整个系统的逻辑顺序控制；采用三菱Q172CPU作为运动控制CPU来完成对系统的定位控制；以SSCNET总线作为伺服系统的控制网络，实现了控制器和伺服放大器之间大量数据的实时通信，以高度同步的串行通讯方式使得多轴控制具有同步、插补等高级定位功能，提高了系统的响应性和可靠性。
　　 在系统软件设计中，根据系统技术要求和控制规律，给出了系统初始化程序、原点回归子程序、手动控制子程序、自动控制子程序等。此外，利用HMI技术，使得系统具有人机界面监控的功能。本文采用GT软件作为开发平台，GOT985作为硬件装置，设计了装盘机控制系统的人机界面监控程序；利用MoviconX软件制作了以太网远程组态界面，实现了对系统状态的实时监控和远程调试。
　　 最后，本文对整个系统的性能做了简要分析，本系统的各项性能满足装盘机系统运行的要求，并且运行精度较高，稳定性良好，响应快，具有一定的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 交流伺服系统简介

1.2 交流伺服系统的发展

1.3 相关领域的发展

1.3.1 电力电子技术

1.3.2 PMSM技术

1.3.3 交流伺服控制技术

1.4 烟支装盘系统简介

1.5 课题产生的背景

1.6 本论文的内容及结构

第2章 交流永磁同步电机的数学模型

2.1 永磁同步电机的基本结构

2.2 永磁同步电机的数学模型

2.2.1 建立数学模型

2.2.2 坐标变换

2.2.3 基本方程

2.2.4 电机参数和等效电路

2.3 永磁同步电机的矢量控制

2.3.1 矢量控制原理

2.3.2 PMSM的矢量控制

2.4 本章小结

第3章 系统的模糊智能控制算法

3.1 模糊控制系统的基本组成

3.2 模糊控制器的设计

3.2.1 模糊控制器的结构设计

3.2.2 曼达尼型模糊控制器

3.2.3 模糊化方法

3.2.4 量化因子与比例因子

3.2.5 模糊控制规则设计

3.3 模糊PID控制器

3.3.1 模糊PID控制器的设计

3.3.2 模糊PID参数的调整

3.4 MATLAB辅助设计模糊控制器

3.4.1 MATLAB软件简介

3.4.2 MATLAB仿真分析

3.5 本章小结

第4章 系统的硬件组成

4.1 控制系统的总体设计

4.1.1 烟支装盘系统的工作原理

4.1.2 系统硬件的总体结构

4.1.3 系统模糊控制的结构

4.1.4 运动控制系统的采样周期

4.2 PLC选型及多CPU系统

4.2.1 Q02H系列PLC主要结构

4.2.2 多CPU的PLC系统原理

4.3 系统交流伺服结构

4.3.1 运动控制器

4.3.2 伺服放大器

4.3.3 伺服电机

4.3.4 控制网络SSCNET

4.3.5 人机界面

4.4 智能功能模块

4.4.1 Q68ADV模块

4.4.2 Q68DAV模块

4.5 系统控制电路结构

4.6 本章小结

第5章 系统的软件设计

5.1 系统的总体软件设计

5.2 烟支装盘系统的工艺流程

5.3 PLC CPU程序设计

5.3.1 PID控制在PLC中的实现

5.3.2 模糊控制在PLC中的实现

5.3.3 PLC中智能功能模块的设置

5.4 运动控制CPU程序设计

5.4.1 参数设置

5.4.2 S曲线率

5.4.3 原点回归子程序

5.4.4 手动控制子程序

5.4.5 自动控制子程序

5.4.6 系统虚拟结构

5.5 人机界面设计

5.6 远程监控组态

5.7 系统运行分析

5.8 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文及获奖情况