焙烘機(jī)是熱熔染色機(jī)的重要組成部分,織物經(jīng)過預(yù)烘后進(jìn)入焙烘機(jī),在焙烘機(jī)內(nèi)處于一定的高溫狀態(tài)下60到80秒,使某些化學(xué)品能夠固著在織物纖維表面或內(nèi)部。為滿足染色織物工藝上的要求,焙烘機(jī)烘房?jī)?nèi)的循環(huán)空氣溫度需要設(shè)置在合理范圍內(nèi)且整個(gè)烘房溫差盡可能小,本文以熱熔染色焙烘機(jī)為研究對(duì)象,針對(duì)焙烘機(jī)烘房?jī)?nèi)溫差大、溫度不均勻的現(xiàn)象,從熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)和風(fēng)道入口速度控制系統(tǒng)兩個(gè)方面進(jìn)行研究。首先,在熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)方面,對(duì)加熱的空氣溫度進(jìn)行分析,確定熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)是非線性、大慣性、大時(shí)滯性且存在強(qiáng)干擾特性的復(fù)雜控制系統(tǒng),對(duì)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定,求取系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。提出了將模糊控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器與PID相結(jié)合構(gòu)成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID對(duì)焙烘機(jī)進(jìn)行溫度控制的方法,并建立了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的網(wǎng)絡(luò)模型。利用MATLAB進(jìn)行仿真分析,通過將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID與傳統(tǒng)PID和模糊PID的兩組仿真結(jié)果對(duì)比可知:該方法滿足焙烘機(jī)溫度控制系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求,且超調(diào)量接近零,系統(tǒng)無震蕩,調(diào)節(jié)時(shí)間減小為500s,并且溫度受外界擾動(dòng)的影響很小,有良好的擾動(dòng)補(bǔ)償和抗干擾能力,系統(tǒng)魯棒性有了很大提升,可以很好地滿足控制焙烘機(jī)熱風(fēng)溫度的目的。其次,在風(fēng)道入口速度控制系統(tǒng)方面,介紹了焙烘機(jī)風(fēng)道及其噴嘴的基本結(jié)構(gòu)和作用,通過Fluent軟件對(duì)風(fēng)道內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),風(fēng)道結(jié)構(gòu)不合理,導(dǎo)致熱風(fēng)從風(fēng)道進(jìn)入烘房后速度極不均勻,致使烘房?jī)?nèi)的熱風(fēng)溫度不均勻。對(duì)風(fēng)道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),并從三個(gè)方面對(duì)風(fēng)道內(nèi)的速度場(chǎng)進(jìn)行分析優(yōu)化,優(yōu)化后的風(fēng)道出口平均速度合理,速度波動(dòng)范圍小,且各噴嘴間速度差滿足要求。利用優(yōu)化后的風(fēng)道進(jìn)行入口速度控制,使熱風(fēng)進(jìn)入烘房的速度和溫度更加均勻,從而提高效率,減少能量損失。通過仿真驗(yàn)證,利用該風(fēng)道進(jìn)行分階段速度控制效果良好。最后,對(duì)焙烘機(jī)溫度控制系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了硬件的結(jié)構(gòu)以及對(duì)硬件進(jìn)行選型,同時(shí)對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),由于組態(tài)王和MATLAB可通過OPC進(jìn)行交互,所以將算法比較復(fù)雜的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制模塊在MATLAB中實(shí)現(xiàn),利用組態(tài)王和PLC完成整個(gè)系統(tǒng)的控制。最后對(duì)熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行,控制效果良好。
【學(xué)位單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TS193.3
【部分圖文】：

烘房的熱風(fēng)速度進(jìn)行調(diào)整，使烘房?jī)?nèi)各部分的溫度一致，可解決由此造成的溫度逡逑不均勻問題［９］。所以，對(duì)焙烘機(jī)的熱風(fēng)溫度控制方式和由風(fēng)道進(jìn)入烘房的熱風(fēng)速逡逑度的均勻性進(jìn)行分析顯得尤為重要。圖１－２給出焙烘機(jī)溫度控制系統(tǒng)功能圖。逡逑焙烘機(jī)溫度控制系統(tǒng)逡逑＿ｙ邐＇［＿逡逑￥氣邐＾逡逑遐v!邐八口逡逑ｔｓ邐速度逡逑ＳＩ逡逑熱４邐系統(tǒng)逡逑圖１－２焙烘機(jī)溫度控制系統(tǒng)功能圖逡逑空氣經(jīng)過在燃燒室內(nèi)加熱，形成熱風(fēng)，通過火焰均分導(dǎo)流裝置傳入熱風(fēng)倉，逡逑進(jìn)而傳入上下風(fēng)道，自風(fēng)道的噴嘴噴與織物間。在此過程中，需要控制熱風(fēng)溫度逡逑的穩(wěn)定性和進(jìn)入烘房后溫度的均勻性，焙烘機(jī)溫度控制系統(tǒng)包括熱風(fēng)溫度控制系逡逑統(tǒng)和風(fēng)道入口速度控制系統(tǒng)。其中，熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)通過控制導(dǎo)熱流量從而控逡逑制熱風(fēng)進(jìn)入風(fēng)道前溫度的穩(wěn)定性［１％風(fēng)道入口速度控制系統(tǒng)通過研宄風(fēng)道及噴嘴逡逑的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行優(yōu)化，選出合適風(fēng)道進(jìn)行速度控制，從而控制熱風(fēng)從風(fēng)道進(jìn)入烘房逡逑后溫度的均勻性。逡逑在熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，需要研究熱風(fēng)進(jìn)入風(fēng)道前溫度的穩(wěn)定性。逡逑由于烘房?jī)?nèi)的熱風(fēng)溫度受到其內(nèi)濕度以及各種外界條件的影響，若將溫度傳感器逡逑置于烘房?jī)?nèi)進(jìn)行溫度控制

圖２－１模糊控制原理圖逡逑模糊控制依賴的是模糊規(guī)則，而不完全依賴純粹的數(shù)學(xué)模型，模糊規(guī)則是操逡逑作者經(jīng)過大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來的一套完整的數(shù)學(xué)規(guī)則。模糊控制的對(duì)象稱為逡逑黑匣，即由于無法獲得被控對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其機(jī)理，導(dǎo)致無法用語言描述其運(yùn)逡逑動(dòng)規(guī)律和建立精確的數(shù)學(xué)模型。逡逑模糊控制的優(yōu)點(diǎn)［５２］如下：逡逑①不需要精確的數(shù)學(xué)模型，使用語言方便；逡逑②魯棒性強(qiáng)，可用于解決過程控制中的強(qiáng)耦合時(shí)變、非線性以及滯后等問題；逡逑③較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，可適應(yīng)受控對(duì)象動(dòng)力學(xué)特征變化、行動(dòng)條件變化以及環(huán)逡逑境特征變化：逡逑④模糊控制規(guī)則的條件語句可以容易地加到過程的控制環(huán)節(jié)上，與此同時(shí)，逡逑操作人員可通過人的自然語言進(jìn)行人機(jī)界面的聯(lián)系。逡逑模糊控制的缺點(diǎn)如下：逡逑①信息簡(jiǎn)單的模糊處理將直接導(dǎo)致系統(tǒng)的控制精度降低和動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞；逡逑

糊推理、精確化處理等運(yùn)算，并且不斷對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值（自由參數(shù)）進(jìn)行修正，逡逑以達(dá)到最理想的狀態(tài)。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ＰＩＤ控制器就是將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的逡逑ＰＩＤ控制器相結(jié)合，圖２－３給出其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖［５６］。逡逑模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控逡逑＋邋制器逡逑ＡＫＰ邋ＡＫｊ邋ＡＫｎ逡逑邐邐邐ｕ邐ｙ逡逑Ｖ．邋邐１邐ＰＩＤ控制器一一？被控對(duì)象一Ｊ￣？逡逑Ｉ－邋ｄｅ／ｄｌ邋－Ｉ￣？！邐邋邐逡逑圖２－３模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ＰＩＤ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑首先，將系統(tǒng)的偏差ｅ和偏差變化率ｅｃ輸入到模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)過模糊逡逑化、模糊推理、反模糊化模塊以及對(duì)自由參數(shù)的調(diào)整［５７］輸出對(duì)應(yīng)于ＰＩＤ控制器逡逑的三個(gè)最佳參數(shù)Ａ＾ｐ，Ａ／：，，邋Ａ＆，利用輸出的最佳參數(shù)在線對(duì)N�，沿，N轄繡義系髡Ｗ詈�，ＰＩＤ控制矄桚作用釉r豢囟韻蟮玫絞導(dǎo)適涑鮒怠ｅ義希玻矗蹦：刂破魃杓棋義夏：刂破魘悄：窬紓校桑目刂破韉乃炒ス�，包括模糊化、模糊推辶x俠懟⒎茨：�。辶x希ǎ保┠：義轄淙氡淞拷心：�，转粦焉有緡撳含义祿巷褑T淞恐�。模糊控制祈d氖溴義先氡淞坑辛礁觶睿逡約捌畋浠剩澹�，语褑T淞恐笛∪∥案捍蟆保ǎ危攏�，“负辶x希保沖義

本文編號(hào)：2818637