【摘要】：城鎮(zhèn)化的推進(jìn)和電力基礎(chǔ)設(shè)施的改造,使得市場(chǎng)對(duì)交聯(lián)電纜的需求越來(lái)越大。懸鏈?zhǔn)讲季址绞降慕宦?lián)電纜(Cross-linked Polyethylene,XLPE)生產(chǎn)線有著投資小、易維護(hù)、效率高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜的張力控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)是影響電纜生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵系統(tǒng)。張力控制系統(tǒng)存在強(qiáng)擾動(dòng)、非線性、滯后等特性和卷繞半徑實(shí)時(shí)變化等難以處理的問(wèn)題。溫度是一個(gè)具有慣性和大滯后特性的被控對(duì)象,生產(chǎn)過(guò)程中要求溫度控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快,精度高,抗干擾能力強(qiáng)。在實(shí)際的應(yīng)用中,常規(guī)的PID算法對(duì)于這兩種復(fù)雜系統(tǒng)不能取得很好的控制效果,無(wú)法滿足生產(chǎn)工藝的需求。因此,研究懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜的張力和溫度控制系統(tǒng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有實(shí)際意義�；谏鲜霰尘�,本文主要的研究?jī)?nèi)容如下:(1)簡(jiǎn)單的介紹了懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜生產(chǎn)工藝,分析了張力產(chǎn)生原理、張力控制方式和控制裝置。通過(guò)對(duì)電纜收卷過(guò)程原理的分析,得出了影響張力穩(wěn)定的主要因素是收卷半徑實(shí)時(shí)變化。隨后總結(jié)了懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜張力控制系統(tǒng)的控制難點(diǎn)和需要解決的問(wèn)題,并介紹了電纜溫度控制的特性和原理。(2)根據(jù)懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜生產(chǎn)時(shí)的走線流程,采用機(jī)理法,如伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程、轉(zhuǎn)動(dòng)定律等電氣力學(xué)原理,建立了整個(gè)張力控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。然后,通過(guò)電纜生產(chǎn)系統(tǒng)的加熱原理和特性分析出了溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。(3)介紹了傳統(tǒng)的PID算法、Smith算法以及預(yù)測(cè)PI算法,并將三種算法應(yīng)用到具有一階慣性加純滯后特性的溫度數(shù)學(xué)模型當(dāng)中。通過(guò)仿真對(duì)比分析,證明了基于預(yù)測(cè)PI算法設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)具有更好的響應(yīng)性能、抗干擾性能和魯棒性能。(4)為解決張力控制系統(tǒng)收卷半徑實(shí)時(shí)變化、滯后、強(qiáng)干擾等控制問(wèn)題,分析了串級(jí)控制系統(tǒng)的性能,提出了一種以收卷線速度控制為副回路,電纜懸垂位置控制為主回路的串級(jí)張力控制方案,并給出了系統(tǒng)控制框圖。接下來(lái)將雙預(yù)測(cè)PI算法與幾種先進(jìn)的國(guó)外算法相比較,驗(yàn)證了雙預(yù)測(cè)PI算法很適合控制非自衡時(shí)滯對(duì)象。最后,通過(guò)仿真證實(shí)了基于雙預(yù)測(cè)PI算法設(shè)計(jì)的串級(jí)張力控制系統(tǒng)對(duì)于收卷半徑實(shí)時(shí)變化,模型參數(shù)易變等問(wèn)題有著良好的控制效果,并且系統(tǒng)具有響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)。(5)為了將研究的內(nèi)容和實(shí)際工業(yè)應(yīng)用相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一套基于OPTO22 PAC Project平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件。首先搭建MATLAB Simulink模塊用來(lái)模擬實(shí)際的張力和溫度系統(tǒng)對(duì)象,然后在PAC Control中設(shè)計(jì)控制策略,并對(duì)控制算法進(jìn)行離散化與編寫(xiě)。接下來(lái)通過(guò)OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)PAC Control與MATLAB Simulink的通信和數(shù)據(jù)交互,最后在PAC Display中設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面,用戶能夠方便的在交互界面上修改控制器的參數(shù)和監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM75;TP273
【圖文】：

的交聯(lián)電纜生產(chǎn)線，既不需要過(guò)高的廠房，又可以解決電纜的高度與水平跨度又可以按原有條件適當(dāng)調(diào)整[30]，是目前聯(lián)電纜生產(chǎn)線。懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜的控制系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)難點(diǎn)較響著電纜的懸垂度，溫度控制系統(tǒng)影響著交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，核心的兩個(gè)控制系統(tǒng)。所以在了解懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜工藝背景控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)特性、控制方式、和控制電纜生產(chǎn)工藝電纜生產(chǎn)線系統(tǒng)組成上牽引擠出機(jī)組

圖 4.5 階躍響應(yīng)的比較從圖 4.5 中可知，用 Ziegler-Nichols 法整定的 PID 控制器存在較多震蕩，系統(tǒng)響應(yīng)較慢，達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間長(zhǎng)，大約 t=1500s 時(shí)系統(tǒng)才達(dá)到穩(wěn)定，在 2000s時(shí)加入幅值為 0.5 的干擾后，系統(tǒng)恢復(fù)較慢且同樣存在震蕩；Cohen-Coon 法整定的 PID 控制器雖然調(diào)節(jié)時(shí)間相比 Ziegler-Nichols 法稍快，但系統(tǒng)響應(yīng)存在較大的超調(diào)量和震蕩，系統(tǒng)抗干擾能力差。由仿真可知，在 Ziegler-Nichols 法整定 PID 參數(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的 Smith 預(yù)估控制器，雖然消除了Ziegler-Nichols法給系統(tǒng)帶來(lái)震蕩和超調(diào)，具有很好地穩(wěn)定性。但是系統(tǒng)的響應(yīng)速度很慢，需要長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)，抗干擾能力較差。預(yù)測(cè) PI 算法設(shè)計(jì)的控制器，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間最短，響應(yīng)很快，在大約 t=400s時(shí)系統(tǒng)就已經(jīng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)，且整個(gè)過(guò)程無(wú)超調(diào)和震蕩。在加入干擾后，系統(tǒng)也能快速的恢復(fù)，具有優(yōu)秀的抗干擾能力。（2）為了比較幾種算法的跟蹤性能，系統(tǒng)穩(wěn)定后，在 t=1800s 時(shí)，改變了系統(tǒng)的設(shè)定值，從 1 變?yōu)榱?1.5，系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖 4.6 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳曦;;交聯(lián)聚乙烯高壓直流電纜的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];電線電纜;2015年02期

2 韓棟梁;黃家海;權(quán)龍;龐江瑞;;基于Opto22 PAC控制器的多晶硅鑄錠爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2014年14期

3 董國(guó)龍;趙波;;單機(jī)架可逆冷軋機(jī)直接張力控制與間接張力控制的比較[J];硅谷;2011年12期

4 任正云;韓佰恒;王小飛;金軍輝;夏明東;;預(yù)測(cè)PI和準(zhǔn)預(yù)測(cè)PI控制算法在片煙復(fù)烤機(jī)上的應(yīng)用[J];煙草科技;2009年11期

5 許建中;魯五一;胡亞偉;謝兵;;凹印機(jī)張力與速度解耦控制[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2008年04期

6 熊紅云;王莉;魯五一;禹恒洲;;基于PLC網(wǎng)絡(luò)的煙泊復(fù)合生產(chǎn)恒張力控制[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2007年12期

7 董宇;;預(yù)測(cè)PI控制系統(tǒng)的根軌跡分析[J];計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化;2007年03期

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本文編號(hào)：2719408