【摘要】：隨著橡膠制品的廣泛應(yīng)用,市場對具有高性能的橡膠制品的需求越來越大。而要獲得高性能的橡膠制品,其橡膠擠出機是橡膠生產(chǎn)過程中最基本的生產(chǎn)裝備之一。在橡膠制品的擠出過程中,其擠出半成品性能的好壞是由擠出機對機筒內(nèi)膠料的溫度控制以及機頭的溫度控制所決定的。因此,為了提高擠出橡膠制品的性能,提高生產(chǎn)效率,對于如何提高橡膠擠出機的溫度控制能力,就成為當(dāng)今溫控領(lǐng)域一個重要的研究方向。本文以橡膠擠出機的溫控系統(tǒng)為研究對象,分別在控制算法、硬件構(gòu)成、軟件設(shè)計和實驗仿真四個部分進行展開。首先,對本溫控系統(tǒng)所采用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和PID控制算法進行了詳細地介紹和分析,針對溫控系統(tǒng)使用常規(guī)PID控制不能夠在線自整定PID控制參數(shù)的缺陷,本文利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來自整定PID的控制參數(shù),從而將二者的控制優(yōu)勢結(jié)合起來作為本溫控系統(tǒng)的控制算法。其次,對于橡膠擠出機溫度控制系統(tǒng)的硬件電路部分,分析了以STM32為核心的微控制器模塊、溫度數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊、溫控執(zhí)行模塊等的硬件選型,并使用Altium Designer硬件電路設(shè)計軟件分別繪制了各個模塊的電路圖以及制作出PCB主控板。再次,對于橡膠擠出機溫度控制系統(tǒng)的軟件部分,采用了程序的模塊化設(shè)計,介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法主控程序模塊、溫度數(shù)據(jù)采集子模塊、加熱冷卻子模塊、液晶顯示子模塊以及按鍵處理子模塊的軟件設(shè)計,并對溫控系統(tǒng)的軟件部分進行了抗干擾設(shè)計和調(diào)試,從而提高了控制系統(tǒng)的抗干擾性。最后,對于橡膠擠出機溫度控制系統(tǒng)的仿真和實驗部分,分別構(gòu)建了常規(guī)PID控制器模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器模型,并對兩種控制器進行了仿真分析與實驗研究,結(jié)果表明BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID復(fù)合控制器在溫度控制過程中能夠同時保證溫控系統(tǒng)超調(diào)量較小和穩(wěn)態(tài)誤差小的控制要求,同時也能較好地在線整定出PID控制器所需要的控制參數(shù),省去了使用常規(guī)PID控制器需要靠經(jīng)驗公式計算控制參數(shù)的過程。實驗表明,本文采用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID復(fù)合控制算法,使橡膠擠出機的溫控精度為±1℃,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差小于0.5℃,能夠很好地滿足橡膠擠出機的溫度控制要求。
【圖文】：

機的溫度控制系統(tǒng)得到了迅猛發(fā)展，并且在智能控制方面取得其是日本和歐美發(fā)達國家先后研發(fā)出了一系列性能優(yōu)異且能夠及儀器儀表。其溫控系統(tǒng)具有如下的特點：）適用于熱慣性較大、純滯后以及時變性等復(fù)雜的溫控系統(tǒng)；）適用于被控對象難以建立精確數(shù)學(xué)模型的溫控系統(tǒng)；）溫控系統(tǒng)普遍采用傳統(tǒng) PID 控制、自適應(yīng)控制、智能控制理術(shù)，具有廣泛地適用性；）溫控系統(tǒng)具有參數(shù)自整定、自調(diào)整、自學(xué)習(xí)的能力，可根據(jù)況或者專家經(jīng)驗，對相關(guān)控制參數(shù)進行在線自動調(diào)整，從而使前控制的參數(shù)；）溫控系統(tǒng)具有較高的控制精度和較好的魯棒性，同時系統(tǒng)也性。目前德國特樂斯特推出的最新 QSM 型冷喂料擠出機，它在機上分別采用了最新的設(shè)計工藝和智能溫控技術(shù)，如圖 1-1 所示

圖 1-2 75mm 硅橡膠擠出機Fig.1-2 75mm silicone rubber extruder膠擠出機溫控區(qū)間的劃分情況下，熱喂料橡膠擠出機需要使用開煉機熱煉供膠，而熱煉了較高的溫度和塑化程度[2]。因此，熱喂料橡膠擠出機的作用喂入膠料的溫度和塑化程度，并實現(xiàn)橡膠半成品的連續(xù)擠出。機的機筒與螺桿之間，膠料的狀態(tài)沒有明顯的變化，而且不同過控制開煉機熱煉的時間和條件來達到喂入膠料的要求。因此機中，其擠出機自身對溫度的控制要求并不是很高，所以在熱很少使用溫控裝置[3]。而在冷喂料橡膠擠出機中，其喂入的膠加熱，它的工藝要求都是由冷喂料橡膠擠出機自身來實現(xiàn)的。條件恒定時，冷喂料橡膠擠出機各溫控區(qū)段的溫度對橡膠擠出用[4-5]。當(dāng)冷喂料橡膠擠出機各溫控區(qū)段的溫度發(fā)生變化時，，則
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ330.44;TP273;TP183

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本文編號：2687245