粉体自动包装机精度控制研究

摘要

随着粉体包装行业的快速发展，粉体包装的精度要求越来越高，包装的精度直接影响粉体的应用，尤其是超细、贵重粉体在后期应用中的配比准确度将对相关产品的性能产生重要影响，所以粉体包装的精度问题一直困扰着高水平包装机的快速发展，而且也是目前高水平包装机技术研究亟待解决的问题之一。本文针对某企业的提高粉体称重精度的实际需求，分析包装过程的误差来源，着重研究螺旋给料粉体密度计算、动态称重测量误差处理、动态称重控制算法。通过仿真和企业的部分实验验证，验证了通过本文研究的控制方法有效地提高了超细粉体自动包装机的精度。本文的主要研究工作如下：
　　(1)研究了螺旋给料过程中粉体密度计算方法。通过研究包装机粉体密度变化与螺旋输送器的转速之间的关系，得到了粉体在螺旋输送器中粉体的变密度计算公式，通过实验数据验证了该公式的有效性。
　　(2)针对包装机动态称重测量过程中的误差进行了研究，建立了动态称重测量误差的组合模型，利用动态称重测量的异点评定参数、异点修正参数、动态称重测量误差评定参数、动态称重测量误差修正参数对动态称重测量进行了处理，实验验证了该方法对动态称重测量分析与修正的有效性。
　　(3)针对控制系统误差，设计了单神经元分段PID控制器。由于常规PID控制不能有效地解决螺旋给料稳定性，本文设计了单神经元分段PID控制器，在SimuLink中建立了螺旋给料流量和螺旋给料质量控制仿真模型，通过对比单神经元分段PID与传统PID在振荡时间、抗干扰以及分段控制效果实验数据，验证了单神经元分段PID在抑制振荡、干扰方面的有效性。
　　(4)基于前文的研究，建立了基于单神经元PID自动包装机整机螺旋给料控制系统并对数据处理模块进行了实际的工程测试。通过实验最终获取了有关质量输出结果。通过对原始实验机中仪表显示质量、采用动态测量误差处理方法改进后包装机的系统输出质量、原始实验机中复称质量三种情况下数据的相互对比，局部验证了本文基于单神经元分段PID包装机螺旋给料控制系统的有效性及先进性。
　　应用本文改进的控制方法提高了包装机的精度，使包装机械的生产效率和产品质量得到了进一步提高。

目录

声明

第一章 绪论

§1.1 课题研究背景及意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 课题来源

§1.4 论文的研究内容及创新点

§1.5 本章小结

第二章 粉体自动包装机工作原理

§2.1 包装机的工作过程

§2.2 包装机控制系统

§2.3 包装机给料称重系统

§2.4 本章小结

第三章 粉体自动包装机给料误差来源

§3.1 粉体自动包装机误差因素来源

§3.2 粉体密度变化误差

§3.3 包装机动态称重测量误差

§3.4 本章小结

第四章 单神经元分段PID控制研究

§4.1 单神经网络

§4.2 PID控制器

§4.3 单神经PID控制器

§4.4 分段PID控制研究

§4.5 单神经元分段PID控制器

§4.6 单神经元分段PID实验仿真分析

§4.7 本章小结

第五章 包装机螺旋给料输出误差验证

§5.1 螺旋给料输出控制系统

§5.2 实验验证及结果分析

§5.3 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 全文总结

§6.2 未来展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加的科研项目及科研成果