基于模糊控制的小型密炼机上顶栓控制系统的研究

摘要

随着子午胎技术的蓬勃发展，用于轮胎配方、混炼工艺以及转子构型等多方面的研究和试验的实验用小型密炼机已显得越来越重要。而影响这些研究试验项目的准确性和精确性的主要因素之一，就是实验用小型密炼机的控制系统的先进与否。其中密炼机上顶栓系统的控制水平则又是影响实验用小型密炼机控制系统先进性的因素之一，所以加强对上顶栓压力控制系统的研究，对橡胶优化混炼的研究起着极其重要的作用。
　　 首先，本文针对目前上顶栓压力控制效果不理想的问题进行分析，提出了基于参数自调节的模糊-PID控制算法的上顶栓压力控制方案。通过对上顶栓液压系统的分析，建立了液压系统模型的传递函数和上顶栓压力模糊控制系统的模型。
　　 然后利用Matlab模糊工具箱和Simulink控制工具箱，对密炼机上顶栓压力控制进行仿真研究。根据Matlab仿真对控制系统进行了模糊规则调整和优化。结果显示，相比经典的PID控制，参数自调节的模糊-PID控制算法明显地减小了控制系统的超调量，加快了系统的响应速度，增强了系统抗干扰性。
　　 最后，对上顶栓控制系统进行了软、硬件的设计和模拟实验。以西门子S7-400PLC作为下位机的控制器，实现模糊-PID控制算法。在上位机上利用触摸屏实现了基于WinCC flexible的人机交互界面。通过西门子仿真软件S7-PLCSIM与WinCC flexible运行系统模拟功能的结合，在线模拟了上顶栓压力模糊控制系统的程序。验证了仿真模型的准确性，表明了参数自调节的模糊-PID控制能显著改善上顶栓压力控制效果。