基于模糊控制技术摆动式球磨机控制系统设计毕业论文.doc

（论文）1摘要超微细粉碎技术是在伴随纳米技术和新材料而发展起来的一项新的粉碎加工技术，随着现代工程技术的发展，许多基础工业对超微细粉末的粒度、粒度分布、粒形等特性提出了更高的要求。如何突破物料的“粉碎极限”已成为制备超微细粉末的关键技术。针对被控对像具有非线性、多变量强耦合、不确定性和大滞后以及获得精确数学模型困难的特点，设计了模糊控制器。本系统经过设计、安装和现场调试，能够快速的突破物料的“粉碎极限”，取得较好的加工效果。关键词超细粉末加工；模糊控制；单片机控制系统；球磨机Abstract：TheultrafinecomminutiontechnologyisanewsmashingprocessingtechnologywhichdevelopedwiththenanotechnologyandthenewmaterialAsthemoderninstitutetechnologydeveloping,lotsofbasicindustrymissionshigherrequirementtotheultrafinecomminutionsgranularity、granularityspread、graininessandsoon.Howtobreakthroughmaterialthesmashinglimit”becomesakeytechnologyaboutmakingtheultrafinecomminution.Thisarticleintroducedthetypeofmulti-dimensionalswingsnanometerlevelballmillprincipleofworkbasedonthefuzzycontroltechnologyInviewofcontrolledtheobjectisnon-linearity，themulti-variablesstrong-coupling，uncertaintyandgreatlylagsaswellasobtainstheprecisemathematicalmodelisdifficultHasdesignedthefuzzycontrollerThissystemwillbeabletoquicklybreakthroughmaterial“thesmashinglimit”,hasobtainthebetterprocessingeffectKeywords:SuperfinePowderProcessing；FuzzyControl；MonolithicIntegratedCircuitControlSystem；BallMill（论文）2目录1引言.11.1摆动式球磨机模糊控制背景分析.11.2摆动式球磨机模糊控制的提出及研究意义.21.3基于模糊控技术摆动式球磨机电气控制系统的研究.32摆动式球磨机控制系统方案的确定.42.1摆动式球磨机粉碎过程模型解析.42.2主电路方案的确定.62.3控制系统的确定.72.4输入通道的确定.72.5系统原理框图.93电气控制系统硬件设计.103.1电气控制系统的硬件组成.103.289C52单片机应用介绍.103.3输入检测放大电路及A/D转换设计.133.4变频驱动电路设计.173.5人机对话通道设计.213.6变频调速主电路的设计.264模糊控制算法的设计.274.1球磨过程的数学模型解析.274.2模糊算法.284.3模糊控制器.294.4模糊控制器的工作.365系统软件设计.365.1系统软件设计思路.36（论文）35.2系统主程序流程图.385.3中断保护程序.425.4软件抗干扰技术.426系统测试分析.436.1系统测试.436.2系统分析.447总结.44参考文献.45谢辞.46附录一.47附录二.631引言1.1摆动式球磨机模糊控制背景分析自1893年球磨机出现以来，它就一直在矿业、冶金、建材、化工及电力部门等若干基础行业的原料粉碎中得到广泛的应用。随着陶瓷工业的发展，球磨机也成为了陶瓷工业中制粉工序中不可缺少的机械设备。从长远来看，今后相当长的时期内球磨机仍将是陶瓷工业中原料磨碎作业的主要设备，因此对球磨机的研究也受到了相关专家的高度重视。1球磨机是制粉系统中的大型重要设备，其安全可靠地运行与最佳工作状况是设计单位所追求。但使用中还存在着一些急待解决的问题，最突出的是难以实现自动控制，运动轨迹过于单一（论文）4不能有效的粉碎物料。不能运行在最佳经济出力。多变量祸合、多变量时滞和模型时变特性是球磨机控制的主要困难。由于球磨机运行具有纯滞后、大惯性和非线性的显著特点，事态特性复杂，数学模型难以建立，采用常规PID调节难以奏效，所以，传统的控制方案大多都是建立在精确测量球磨机存物料为已知量的基础上，并且是人工手动操作，其经济性完全取决于人员的操作水平、调整能力和工作责任心。这类方法投资大，改装工作量也客观，各制粉系统水平参差不齐，控制效果并不十分明显，不适合我国采用。模糊控制是本世纪70年代才发展起来的一种新型控制算法，其本质是一种非线性控制。它不需要知道被控对象的数学模型，并具有比常规控制系统更好的稳定性和更强的鲁棒性。模糊控制是建立在人工经验基础之上的。对于一个熟练的操作人员，他往往凭借丰富的实践试验，采取适当的对策来巧妙的控制一个复杂过程。若能将这些熟练操作员的实践试验加以总结和描述，并用语言表达出来，就会得到一种定性的、不精确的控制规则。如果用模糊数学将其定量化，就转化为模糊控制算法，从而形成模糊控制理论。模糊控制理论具有的特点：（1）模糊控制不需要被控对象的数学模型。模糊控制是以人对被控对象的控制经验为依据而设计的控制器，故无须知道被控对象的数学模型。（2）模糊控制是一种反映人类智慧的智能控制方法。模糊控制采用人类思维中的模糊量，如“高”、“中”、“低”、“大”、“小”等，控制量由模糊推理导出。这些模糊量和模糊推理是人类智能活动的体现。（3）模糊控制易于被人接受。模糊控制的核心是控制规则，模糊规则是用语言来表示的，如“今天气温高，则今天天气暖和”等，易于被一般人所接受。（4）构造容易。模糊控制规则易于软件实现。（5）鲁棒性和适应性好。通过专家经验设计的模糊规则可以对复杂的对象进行有效的控制。模糊控制策略可以保证球磨机安全、经济运行，可以对球磨机负荷(装物料的量)、球磨机出口成品的温度、球磨机罐内负压进行调节。调节球磨机负荷的任务就是保证球磨机在最经济工况下运行，维持球磨机罐内负压稳定，达到球磨机温度量恒定，从而维持粉碎的细度，还可防止粉末外喷，影响安全和环境卫生。球磨机内粉末混合物的温度反映了物料的干湿度，同时也是防