模糊PID自整定控制在基于PLC的辙叉焊机上的应用

1、模糊PID自整定控制在基于PLC的辙叉焊机上的应用【焊机论文pid论文pid控制论文焊接设备论文焊接技术论文可编程控制器论文可编程序控制器论文】【摘要】： 目前,我国拥有自主知识产权的国产辙叉闪光对接焊机尚属空白,现场生产的辙叉焊接主要依靠引进国外的焊接设备或技术。本课题在研究了国外现行的主流闪光焊接装备的基础上,综合利用和结合了我国现有的技术与成果,研制了第一台具有自主知识产权的辙叉闪光对接焊机。这一成果摆脱了辙叉闪光焊接依赖进口设备的局面,实现了辙叉焊接装备国产化,对于节约外汇,提高我国焊接设备自动化水平有重要意义。 在研制中,依照闪光焊工艺参数的特点,参考大量实际生产经验,确定了合理的闪

2、光焊工艺参数。按照闪光焊各个闪光阶段的工艺要求,建立了闪光速度控制的模型。闪光焊机是一个多变量、非线性、时变、随机干扰较强的系统,且无法确定准确的数学模型。采用经典的PID控制,动态调节时间长,超调量大,而且PID参数难以在线整定,影响闪光控制效果。针对经典PID控制器存在的问题,引入了模糊控制的控制策略,模糊控制器是一种近年来发展起来的新型控制器,其优点是不要求掌握受控对象的精确数学模型,将模糊控制和PID控制两者结合起来,扬长避短,既具有模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点。采用模糊PID控制策略来调整闪光速度,达到控制闪光电流的目的。该控制器结构简单,易于实现,系统

3、跟踪性能好,超调量小,在实际应用中效果较理想。 以闪光焊接工艺控制模型为基础,开发了一套以模糊PID控制器为基础的计算机控制系统。控制系统由工控机、PLC、数据采集系统等部分组成。PLC负责控制焊接的过程控制,工控机负责实时数据的采集、显示和储存。以Rockwell公司的PLC为控制核心,以Fuzzy-PID参数自整定控制策略的控制系统,实现了闪光焊全过程自动控制,在连续闪光焊阶段,将电流控制在限制之内,超调部分也不超过10%。采用该控制系统后,提高了闪光焊设备的效率,自动化程度更高,更加有利于焊接出高质量的焊头,实现了较好的经济技术指标。【关键词】：辙叉闪光焊机 PID控制 Fuzzy-PI

4、D参数自整定控制 PLC 【学位授予单位】：上海交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【作者】：朱继东【索取全文】Q联系Q：138113721 Q联系Q:139938848【目录】： 摘要5-7 ABSTRACT7-12 第一章 绪论12-21 1.1 辙叉焊机研制的背景及现状12-17 1.1.1 课题研究背景12-13 1.1.2 闪光焊工艺与设备13-15 1.1.3 钢轨闪光焊工艺简介15-17 1.2 可编程控制器17-20 1.2.1 PLC 的特点17-18 1.2.2 PLC 的应用18-19 1.2.3 PLC 的国内外状况19-20 1.3 本章小结20-21

5、 第二章 焊机总体构成与控制器21-42 2.1 焊机总体介绍21-26 2.1.1 焊机的组成21-24 2.1.2 焊机技术特点24-26 2.2 焊机控制系统设计26-28 2.2.1 焊接电流控制26-27 2.2.2 焊接送进速度的控制27-28 2.2.3 焊接过程控制28 2.3 液压伺服控制闪光速度28-31 2.3.1 闪光速度控制的硬件组成28-29 2.3.2 比例伺服阀放大板特性29-31 2.4 可编程控制器的选型和配置的构成31-41 2.4.1 比例伺服阀放大板特性可编程控制器选型的基本原则31-34 2.4.2 SLC 500TM系列可编程控制器的概述34-37

6、 2.4.3 SLC 500TM系列可编程控制器的硬件配置37-41 2.5 本章小结41-42 第三章 模糊PID 控制策略的确立42-55 3.1 经典PID 控制42-46 3.1.1 PID 控制的作用42 3.1.2 PID 控制的原理42-43 3.1.3 数字PID 控制算法43-46 3.2 辙叉焊机闪光速度的控制策略46-48 3.3 模糊控制48-53 3.3.1 模糊控制思想的引入48 3.3.2 模糊控制系统48-51 3.3.3 模糊控制器51-53 3.4 先进控制算法的确立53-54 3.4.1 控制算法分析53-54 3.4.2 模糊PID 自整定算法确立54

7、3.5 本章小结54-55 第四章 模糊PID 参数自整定控制器初步设计55-67 4.1 模糊PID 参数自整定控制器设计的主要内容55 4.2 模糊PID 参数自整定控制器设计的主要步骤55-66 4.2.1 模糊控制器的输入输出变量56 4.2.2 论域、量化因子、比例因子56-58 4.2.3 精确量的模糊化58 4.2.4 模糊推理及模糊控制规则58-62 4.2.5 反模糊化62-63 4.2.6 模糊控制查询表及算法流程表63-66 4.2.7 采样时间66 4.3 本章小结66-67 第五章 模糊PID 参数自整定控制器详细设计67-84 5.1 模糊PID 参数自整定控制器设

8、计的具体步骤67-72 5.1.1 输入输出变量的选择67-68 5.1.2 确立精确量模糊化得方法68-69 5.1.3 建立控制规则表69-71 5.1.4 确立反模糊化方法71 5.1.5 模糊控制查询表的建立71-72 5.2 模辅助模糊控制系统设计72-79 5.2.1 MATLAB 模糊逻辑工具箱72-73 5.2.2 利用GUI 设计FIS73-77 5.2.3 模糊控制查询表计算77-79 5.3 液压伺服位置系统的建模和仿真79-83 5.3.1 伺服系统各模块的数学模型80-81 5.3.2 仿真研究81-83 5.4 本章小结83-84 第六章 可编程控制器配置及其控制程序设计84-105 6.1 编程软件介绍84-87 6.1.1 RSLogix500 编程软件84-85 6.1.2 RSLinx 通讯软件85-86 6.1.3 RSLogix Emulate500 软件86-87 6.2 编程软件对可编程控制器硬件配置87-90 6.3 PLC 控制程序设计90-101 6.3.1 PLC 控制程序的构成90-92 6.3.2 PID 模糊控制子程序的设计92-101 6.4 现场运行结果分析101-104 6.5 本章小结104-105 第七章 结论与展望105-107 参