卷繞和飛剪控制一直是冶金、紡織、造紙等行業(yè)中研究的重點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的提高,圍繞卷繞和飛剪的研究不斷展開和深入。研究表明,良好的卷繞控制系統(tǒng)和飛剪系統(tǒng)在高精度制造行業(yè)中,起著決定性的作用,直接決定了產(chǎn)品的優(yōu)劣性。由于我國在相關(guān)行業(yè)中設(shè)備研發(fā)能力的不足,長期依賴進(jìn)口,造成國產(chǎn)設(shè)備自動化程度低,控制效果差等,以致市場占有率低。為此,提高國產(chǎn)設(shè)備控制精度就顯得格外重要。本文的研究工作是在以西門子運(yùn)動控制器為核心的實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行的,平臺的核心控制器由西門子S120高精度伺服驅(qū)動器和S7-300型315T CPU組成。本文設(shè)計(jì)了一套新的卷繞控制和飛剪控制方案。具體研究內(nèi)容如下:(1)以西門子運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)平臺為研究對象,分析卷繞環(huán)節(jié)的兩個(gè)典型問題及定尺飛剪控制的生產(chǎn)工藝。研究問題包括,恒張力收放卷、恒線速度收放卷、定尺飛剪。以平臺各環(huán)節(jié)物理構(gòu)造為基礎(chǔ),建立簡化物理模型,結(jié)合各環(huán)節(jié)的控制器結(jié)構(gòu),以數(shù)學(xué)推導(dǎo)方式較為精確的獲得開環(huán)傳遞函數(shù)。(2)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。在獲得各環(huán)節(jié)控制開環(huán)傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上,以飛剪控制為例,詳細(xì)研究該開環(huán)傳遞函數(shù)的校正過程。設(shè)計(jì)PID控制器對該部分的開環(huán)傳遞函數(shù)進(jìn)行參數(shù)校正,并且將校正的PID控制器與傳遞函數(shù)串聯(lián)后,在Simulink中進(jìn)行仿真檢驗(yàn)。并在其他兩個(gè)控制部分加以推廣應(yīng)用。(3)模糊PID控制器設(shè)計(jì)。在校正完成后的基礎(chǔ)上,通過引出模糊控制算法,結(jié)合PID控制器參數(shù)調(diào)整規(guī)則,建立模糊推理規(guī)則表,并且將PID控制器與模糊控制算法結(jié)合,設(shè)計(jì)模糊PID控制器。以飛剪控制為仿真對象,在Simulink中將仿真結(jié)果與PID控制器控制結(jié)果對比分析優(yōu)劣性。(4)實(shí)驗(yàn)平臺項(xiàng)目建立及實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)。在前期進(jìn)行大量相關(guān)硬件和軟件的學(xué)習(xí)以及對實(shí)驗(yàn)平臺的熟悉基礎(chǔ)上,分別使用STEP7和博途V14軟件建立項(xiàng)目,對系統(tǒng)的硬件配置和網(wǎng)絡(luò)配置分別進(jìn)行組態(tài)。使用博途V14配置HMI人機(jī)界面,實(shí)現(xiàn)通過HMI控制卷繞的各個(gè)過程,并在HMI中觀察各部分的控制效果。在此基礎(chǔ)上,將PID控制和模糊PID控制的算法移植到PLC中,借助STEP7軟件中的程序功能塊編程實(shí)現(xiàn)模糊控制理論的各個(gè)關(guān)鍵部分,包括模糊化、模糊推理、去模糊化等。項(xiàng)目的完整程序則通過LAD語言編程實(shí)現(xiàn)。對本文研究的三個(gè)部分,分別進(jìn)行PID控制和模糊PID控制,獲得多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用表格形式將控制結(jié)果清晰呈現(xiàn),分析控制效果,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。結(jié)果表明,在復(fù)雜系統(tǒng)中,模糊PID控制器在穩(wěn)定時(shí)間、超調(diào)量等指標(biāo)上優(yōu)于PID控制。為卷繞和飛剪行業(yè)提供了一種可行性方案。
【學(xué)位單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TS734.7
【部分圖文】：

卷繞和飛剪的典型第 2 章 系統(tǒng)建模及  控制仿真題研究目標(biāo)及控制效果以西門子 S120 伺服驅(qū)動系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)平臺，使用西門子 S7-3制。本課題使用實(shí)驗(yàn)平臺模擬卷紙制造過程，分別控制三個(gè)伺

6圖 2-2 S120 伺服驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺物理模型圖 2-1 可得到圖 2-2 的簡化物理模型圖，詳見表 2-1。表 2-1 S120 伺服驅(qū)動系統(tǒng)各輥說明編號 名稱 備注O1放卷輥 連接伺服電機(jī)O2牽引輥 無電機(jī)，起牽引作用O3張力傳感器 檢測張力值O4緩沖輥 無電機(jī)，緩沖張力

6圖 2-2 S120 伺服驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺物理模型圖 2-1 可得到圖 2-2 的簡化物理模型圖，詳見表 2-1。表 2-1 S120 伺服驅(qū)動系統(tǒng)各輥說明編號 名稱 備注O1放卷輥 連接伺服電機(jī)O2牽引輥 無電機(jī)，起牽引作用O3張力傳感器 檢測張力值O4緩沖輥 無電機(jī)，緩沖張力

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本文編號：2822573