【摘要】：隨著橡膠制品的廣泛應(yīng)用,市場(chǎng)對(duì)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(jī)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(jī)對(duì)機(jī)筒內(nèi)膠料的溫度控制以及機(jī)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(duì)于如何提高橡膠擠出機(jī)的溫度控制能力,就成為當(dāng)今溫控領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。本文以橡膠擠出機(jī)的溫控系統(tǒng)為研究對(duì)象,分別在控制算法、硬件構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)仿真四個(gè)部分進(jìn)行展開。首先,對(duì)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(jìn)行了詳細(xì)地介紹和分析,針對(duì)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(shì)結(jié)合起來作為本溫控系統(tǒng)的控制算法。其次,對(duì)于橡膠擠出機(jī)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(jī)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(jì)軟件分別繪制了各個(gè)模塊的電路圖以及制作出PCB主控板。再次,對(duì)于橡膠擠出機(jī)溫度控制系統(tǒng)的軟件部分,采用了程序的模塊化設(shè)計(jì),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(jì),并對(duì)溫控系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)和調(diào)試,從而提高了控制系統(tǒng)的抗干擾性。最后,對(duì)于橡膠擠出機(jī)溫度控制系統(tǒng)的仿真和實(shí)驗(yàn)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(duì)兩種控制器進(jìn)行了仿真分析與實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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(yàn)公式計(jì)算控制參數(shù)的過程。實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)的溫度控制要求。
【圖文】：

機(jī)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(dá)國(guó)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(diǎn)：）適用于熱慣性較大、純滯后以及時(shí)變性等復(fù)雜的溫控系統(tǒng)；）適用于被控對(duì)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(yàn)，對(duì)相關(guān)控制參數(shù)進(jìn)行在線自動(dòng)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(shí)系統(tǒng)也性。目前德國(guó)特樂斯特推出的最新 QSM 型冷喂料擠出機(jī)，它在機(jī)上分別采用了最新的設(shè)計(jì)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(jī)Fig.1-2 75mm silicone rubber extruder膠擠出機(jī)溫控區(qū)間的劃分情況下，熱喂料橡膠擠出機(jī)需要使用開煉機(jī)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(jī)的作用喂入膠料的溫度和塑化程度，并實(shí)現(xiàn)橡膠半成品的連續(xù)擠出。機(jī)的機(jī)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(jī)熱煉的時(shí)間和條件來達(dá)到喂入膠料的要求。因此機(jī)中，其擠出機(jī)自身對(duì)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(jī)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(jī)自身來實(shí)現(xiàn)的。條件恒定時(shí)，冷喂料橡膠擠出機(jī)各溫控區(qū)段的溫度對(duì)橡膠擠出用[4-5]。當(dāng)冷喂料橡膠擠出機(jī)各溫控區(qū)段的溫度發(fā)生變化時(shí)，，則
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ330.44;TP273;TP183

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本文編號(hào)：2687245