【JP089】基于单片机控制的生产线皮带运输系统设计[RW]
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共85页)
编号：671262
类型：共享资源
大小：6.12MB
格式：RAR
上传时间：2016-06-21
上传人：棒***
认证信息
个人认证
康**（实名认证）
湖北
IP属地：湖北
50
积分
- 关 键 词：
-
jp089
基于
单片机
控制
节制
生产线
皮带
运输
系统
设计
rw
- 资源描述：
-
【JP089】基于单片机控制的生产线皮带运输系统设计[RW],jp089,基于,单片机,控制,节制,生产线,皮带,运输,系统,设计,rw
- 内容简介：
-
湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 设计（论文）题目： 基于单片机控制的生产线皮带运输系统设计 学 号： 2008963344 学生姓名 薛春平 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 李 卫 系主任 ： 周友行 1、检索国外 生产线皮带运输系统 的发展动态，分析国内的现状； 2、完成 基于单片机控制的生产线皮带运输控制系统 方案 选择 设计； 3、完成 系统中传动系统 设计； 4、完成 系统中单片机控制器功能 设计； 5、完成 系统中抗干扰设计 ； 6、总结 生产线皮带运输系统 设计的体会和收获； 7、完成毕业论文的文稿工作，要求：总字数不低于一万字，使用 辑及打印装订成册； 8、技术图纸： 皮带机结构图 1张（ 0号）、控制系统程序流程图 1张（ 0号）、控制系统程序 原理图 1张（ 1号）； 9、翻译英文技术资料：翻译 外 国 生产线皮带运输系统 的 （或相关课题）开发及研究的英文资料。 要求： 3000单词，复印原稿与翻译 (打印 )稿同册装订。 二、重点研究的问题： 1、 系统中传动系统 设计； 2、 系统中单片机控制器功能设计 ； 3、 系统中抗干扰设计。 三、进度安排 各阶段完成的内容 起止时间 1 资料检索、查询 2012年 2月 20日 3月 5日 2 系统总体方案构思及设计 2012年 3月 6日 3月 15日 3 完成系统方案选择设计 2012 年 3 月 16 日 3 月 31 日 4 完成 传动系统设计； 2012 年 4 月 1 日 4 月 15 日 5 完成 单片机控制器设计； 2012年 4月 16日 4月 30日 6 毕业设计论文撰写和编辑 2012年 5月 1日 5月 8日 7 交毕业设计 说明书和图纸 ，答辩准备 2012年 5月 9日 5月 15日 四 、应收集的资料及主要参考文献 1胡乾斌 李光斌 李玲 喻红 单片微型计算机原理与应用 (第二版 )M 华中科技大学 2窦新宇 宋凤娟 姜波 模糊自整定 制器的设计 J 煤矿机械 2011 年 09 期 3王志新 智能模糊控制的若干问题研究 M 知识产权出版社 4张世生 可编程控制器应用技术 M 西安电子科技大学出版社 2009 5王玉英 王文魁 单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究 J 电脑知识与技术 2011 年 32 期 6郑海涛 陶媛 模糊逻辑与模糊控制技术的发展与研究 J 数字技术与应用 2012 年第 2 期 7赵燕南 皮带运输机的 制 J 中国科技信息 2010 年 01 期 8肖峥 林涛 基于模糊控制的皮带机变频调速系统设计及实现 J 电气传动 2008 年09 期 9张玉 晋小莉 马保吉 基于单片机的模糊控制系统 J 微计算机信息 2008 年 08 期 10杨友良 自动控制原理 M 电子工业出版社 目 录 第一章 绪论 1 题的目的和意义 1 带配料系统的概述 1 能控制的发展和应用 2 糊 制的产生和现状 5 糊 制的产生 5 糊 制的现状 6 第二章 皮带配料系统的总体设计方案 8 带配料系统的工作原理 8 制方案的确定 8 统的总体实现 9 第三章 皮带配料模糊 制器的设计 11 糊 制算法的理论基础 11 制算法的理论基础 11 糊控制算法的理论基础 13 带配料系统流量的测量 18 糊 制器的设计 19 统输入、输出变量的确定 19 糊控制规则的确定 20 糊推理及模糊决策 23 第四章 皮带配料控制系统的硬件设 计 28 件系统组成 28 理模块 28 据采集模块 29 33 盘显示模块 33 行通信模块 35 速电路和 报警电路 36 件抗干扰措施 38 第五章 皮带配料控制系统的软件设计 40 程序设计 40 行管理程序 42 断服务子程序 44 时器 断服务程序 44 部 中断 1 中断服务程序 45 时器 断服务程序 46 中断服务程序 46 行通信中断服务程序 47 件抗干扰措施 48 第 六 章结论 50 致谢 51 参考 文献 52 外文翻译 53 基于单片机控制的生产线皮带运输系统设计 摘要 :在矿山、码头、冶金和化工等行业，广泛使用皮带运输机的皮带配料系统来进行测量和控制速度和物料的流量，皮带配料控制器性能的好坏直接影响到它的动态性能和配料精度。以往人们采用常规的 制方式来确定其输出，由于系统的过程参数可能发生变化，常规的 制难以整定，因此达不到良好的控制效果。 根据皮带配料系 统的特点和原理，采用智能控制中的模糊 制方法对其进行研究。在控制过程中，引入模糊控制机理，通过模糊调节，实现 制器参数的在线调整，增强了控制系统的稳定性以及对不确定性因素的适应性。 本文对控制器进行了硬件和软件设计，分别介绍了 理模块、数据采集模块、 D/A 转换模块、键盘显示模块、串行通信模块等硬件电路的设计方法和工作原理，对软件进行结构化分析，详细介绍了软件设计思想和各个功能模块的实现，并编写出相应的程序流程图，进一步增加了系统在硬件和软件两个方面的抗干扰能力的设计，从而使系统具有更好的 稳定性。 关键词： 皮带配料系统：智能控制；模糊 制 is to of in as In ID is to of be so it is ID to on of is to is in by is to ID so as to of of to of PU ， O is of of s s of of so a 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963344 姓 名： 薛春平 指导教师： 李 卫 完成日期： 2012 年 05 月 20 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 设计（论文）题目： 基于单片机控制的生产线皮带运输系统设计 学 号： 2008963344 学生姓名 薛春平 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 李 卫 系主任 ： 周友行 1、检索国外 生产线皮带运输系统 的发展动态，分析国内的现状； 2、完成 基于单片 机控制的生产线皮带运输控制系统 方案 选择 设计； 3、完成 系统中传动系统 设计； 4、完成 系统中单片机控制器功能 设计； 5、完成 系统中抗干扰设计 ； 6、总结 生产线皮带运输系统 设计的体会和收获； 7、完成毕业论文的文稿工作，要求：总字数不低于一万字，使用 辑及打印装订成册； 8、技术图纸： 皮带机结构图 1张（ 0号）、控制系统程序流程图 1张（ 0号）、控制系统程序 原理图 1张（ 1号）； 9、翻译英文技术资料：翻译 外 国 生产线皮带运输系统 的 （或相关课题）开发及研究的英文资料。 要求： 3000单词，复印原稿与翻译 (打印 )稿同册装订。 二、重点研究的问题： 1、 系统中传动系统 设计； 2、 系统中单片机控制器功能设计 ； 3、 系统中抗干扰设计。 三、进度安排 各阶段完成的内容 起止时间 1 资料检索、查询 2012年 2月 20日 3月 5日 2 系统总体方案构思及设计 2012年 3月 6日 3月 15日 3 完成系统方案选择设计 2012 年 3 月 16 日 3 月 31 日 4 完成 传动系统设计； 2012 年 4 月 1 日 4 月 15 日 5 完成 单片机控制器设计； 2012年 4月 16日 4月 30日 6 毕业设计论文撰写和编辑 2012年 5月 1日 5月 8日 7 交毕业设计 说明书和图纸 ，答辩准备 2012年 5月 9日 5月 15日 四 、应收集的资料及主要参考文献 1胡乾斌 李光斌 李玲 喻红 单片微型计算机原理与应用 (第二版 )M 华中科技大学 2窦新宇 宋凤娟 姜波 模糊自整定 制器的设计 J 煤矿机械 2011 年 09 期 3王志新 智能模糊控制的若干问题研究 M 知识产权出 版社 4张世生 可编程控制器应用技术 M 西安电子科技大学出版社 2009 5王玉英 王文魁 单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究 J 电脑知识与技术 2011 年 32 期 6郑海涛 陶媛 模糊逻辑与模糊控制技术的发展与研究 J 数字技术与应用 2012 年第 2 期 7赵燕南 皮带运输机的 制 J 中国科技信息 2010 年 01 期 8肖峥 林涛 基于模糊控制的皮带机变频调速系统设计及实现 J 电气传动 2008 年09 期 9张玉 晋小莉 马保吉 基于单片机 的模糊控制系统 J 微计算机信息 2008 年 08 期 10杨友良 自动控制原理 M 电子工业出版社 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963344 姓名 薛春平 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文 （设计说明书） 题目： 基于单片机控制的生产线皮带运输系统设计 评价项目 评 价 内 容 选题 1。是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 2。难度、份量是否适当； 3。是否与生产、科研、社 会等实际相结合。 能力 1。是否有查阅文献、综合归纳资料的能力； 2。是否有综合运用知识的能力； 3。是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力； 4。是否具备一定的外文与计算机应用能力； 5。工科是否有经济分析能力。 论文 （设计）质量 1。立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 2。文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何； 3。有无理论价值或实际应用价 值，有无创新之处。 综 合 评 价 评阅人： 2009 年 5 月 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学 号： 2008963344 学生姓名： 薛春平 专 业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 75 页 图 表 3 张 论文（设计）题目： 基于单片机控制的生产线皮带运输系统设计 内容提要： 在矿山、码头、冶金和化工等行业，广泛使用皮 带运输机中的皮带配料 系统来进行测量和控制速度和物料的流量，皮带配料控制器性能的好坏直接影响到它 的动态性能和配料精度。以往人们采用常规的 制方式来确定其输出，由于系统 的过程参数可能发生变化，常规的 制难以整定，因此达不到良好的控制效果。 根据皮带配料系统的特点和原理，采用智能控制中的模糊 制方法对其进行 研究。在控制过程中，引入模糊控制机理，通过模糊调节，实现 制器参数的在 线调整，增强了控制系统的稳定性以及对不确定性因素的适应性。 本文对控制器进行 了硬件和软件设计，分别介绍了 理模块、数据采集模块、 D/A 转换模块、键盘显示模块、串行通信模块等硬件电路的设计方法和工作原理，对 软件进行结构化分析，详细介绍了软件设计思想和各个功能模块的实现，并编写出 相应的程序流程图，进一步增加了系统在硬件和软件两个方面的抗干扰能力的设计， 从而使系统具有更好的稳定性。 指导教师评语 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 目 录 第一章 绪论 1 题的目的和意义 1 带配料系统的概述 1 能控制的发展和应用 2 糊 制的产生和现状 5 糊 制的产生 5 糊 制的现状 6 第二章 皮带配料系统的总体设计方案 8 带配料系统的工作原理 8 制方案的确定 8 统的总体实现 9 第三章 皮带配料模糊 制器的设计 11 糊 制算法的理论基础 11 制算法的理论基础 11 糊控制算法的理论基础 13 带配料系统流量的测量 18 糊 制器的设计 19 统输入、输出变量的确定 19 糊控制规则的确定 20 糊推理及模糊决策 23 第四章 皮带配料控制系统的硬件设计 28 件系统组成 28 理模块 28 据采集模块 29 33 盘显示模块 33 行通信模块 35 速电路和报警电路 36 件抗干扰措施 38 第五章 皮带配料控制系统的软件设计 40 程序设计 40 行管理程序 42 断服务子程序 44 时器 断服务程序 44 部中断 1 中断服务程序 45 时器 断服务程序 46 中断服务程序 46 行通信中断服务程序 47 件抗干扰措施 48 第 六 章结论 50 致谢 51 参考 文献 52 外文翻译 53 基于单片机控制的生产线皮带运输系统设计 摘要 :在矿山、码头、冶金和化工等行业，广泛使用皮带运输机的皮带配料系统来进行测量和控制速度和物料的流量，皮带配料控制器性能的好坏直接影响到它的动态性能和配料精度。以往人们 采用常规的 制方式来确定其输出，由于系统的过程参数可能发生变化，常规的 制难以整定，因此达不到良好的控制效果。 根据皮带配料系统的特点和原理，采用智能控制中的模糊 制方法对其进行研究。在控制过程中，引入模糊控制机理，通过模糊调节，实现 制器参数的在线调整，增强了控制系统的稳定性以及对不确定性因素的适应性。 本文对控制器进行了硬件和软件设计，分别介绍了 理模块、数据采集模块、 D/A 转换模块、键盘显示模块、串行通信模块等硬件电路的设计方法和工作原理，对软件进行结构化分析，详细介 绍了软件设计思想和各个功能模块的实现，并编写出相应的程序流程图，进一步增加了系统在硬件和软件两个方面的抗干扰能力的设计，从而使系统具有更好的稳定性。 关键词： 皮带配料系统：智能控制；模糊 制 is to of in as In ID is to of be so it is ID to on of is to is in by is to ID so as to of of to of PU ， O is of of s s of of so a 1 第一章 绪 论 计 的目的和意义 皮带运输机 中的 皮带 配料 系统是一种用于测量和控制皮带运输机的速度和物料流量的实时控制系统。目前，它广泛应用于矿山、码头、冶金和化工等行业，例如我国水泥生产厂中熟料、生料的配送大多采用皮带配料控制系统。由于这些行业工作环境恶劣、电网电压波动大、生产线长和控制过程复杂，再加上我国现行的大部分设备简陋，远远满足不了生产的要求。以往人们常采用传统的 制方式来确定其输出。众所周知，常规 制算法是一种典型的先行控制算法，这种算法是基于被控对象 的精确模型来确定其控制参数，一旦整定后，在控制过程中不再改变，虽然对被控对象参数变化有一定的鲁棒性，但是由于皮带配料系统中原料流量受到皮带传输机械及给料系统等多方面因素的影响，系统的过程参数可能发生了变化，因此，常规的 制难以整定，达不到良好的效果，甚至不能稳定工作。为了解决工程实际中出现的模糊性问题，传统的控制理论提出了许多对策。但是这些方法都直接或间接地依赖于受控对象或过程的数学模型，许多工业过程由于受很多因素的影响或过于复杂，要获得其精确的数学模型很难做到，即使做到了，又因为算法通常都很复杂，致 使控制系统的实时性难以保证。可是在工业生产现场，一个熟练的操作人员却能对系统中的各种参数的变化 做出 正确的判断。通过手工操作，最终获得良好的控制效果，这就是模糊控制。模糊控制不需要被控对象精确的数学模型，而是依靠现场操作人员的经验和相关专家的知识，直接用语言型控制规则进行控制。具有 对参数变化不敏感和鲁棒性强等优点，但其控制精度却不太理想。 因此，本系统把 法和模糊技术结合起来，对皮带配料系统进行控制。通过模糊 制方法结合皮带配料系统的特点来模拟人的模糊推理和决策过程，实现非线性控制任务，更好的 测量和控制皮带运输机的速度和物料流量，克服传统 定参数难以适应系统变化的缺点，避免配料系统由于皮带机械不稳定及给料不均匀引起的配料误差，使皮带配料系统能够达到根据现场要求在线修改，抗外部干扰能力强、配料精度稳定的特点，因此，具有广泛的应用前景。 带配料系统的概述 在矿山、码头、冶金和化工等行业广泛存在着配料问题，配料就是将若干种物料按一定比例混合起来。以前，采用的是人工配料，因此，各种物料的重量是否符合预先设定的比例在很大程度上取决于操作人员的技能和工作责任心。这种早期的人工配料的做法明显 存在效率低和精度不高的缺点。而且，人为的影响因素大，使得产品质量的稳定性差，品级合格率低，成本波动大，经济效益不尽人意。比如在最早的炼焦配料中完全依靠大量的人力来完成，劳动强度大而且粉尘的污染损坏了工人的身体健康和周围的 2 环境。 由于人工经验已不能满足现代化生产的要求，于是将皮带核子秤称重与皮带控制技术结合于一体，形成了皮带配料系统，它一方面能够 边 输送边称量各种固体散装物料，称出某一瞬间传送带所输送的物料重量和某段时间内输送的物料重量的总和；另一方面，可用于将几台秤上的几种原料按一定的比例混合起来即自动配 料，其控制方法主要采用了自动控制技术。实践表明自动控制系统不仅 自动化程度高，配料连续性好，操作人员劳动强度低，而且配料精度高，产品质量容易控制，还能实现动态物料的配比，自动和手动相结合，实现自动跟踪误差调整、自动称重、自动混合、自动显示的功能。 目前皮带配料系统主要有三种类型： l、料门可调的带式称量器，即流到输送带上的物料流速可以控制，而输送带以恒定速度运动。早期的饲料加工厂设计大多采用这种方法。 2、带速可调输送 的 带式称量器，即输送带速度可变，而流至输送带上的物料流速恒定。 3、物料流速和输送带速度均 可调的带式称量器，也称为累积式称量喂料器，即输送带上的物料重量和带速均可以控制。 本 设计 选用第二种类型作为研究对象。 能控制的发展和应用 自 1932 年 有关反馈放大器稳定性论文发表以来，控制理论的发展已走过了 60 多年的历程。一般认为，前 30 年是 经典控制理论 的发展和成熟阶段，后 30年是 现代控制理论 的形成和发展阶段。随着研究的对象和系统越来越复杂，借助于数学模型描述和分析的传统控制理论已难以解决复杂系统的控制问题。智能控制是针对控制对象及其环境、目标和任务的不确定性和复杂性而产生和发展起来的。 从 20 世纪 60 年代起，计算机技术和人工智能技术迅速发展，为了提高控制系统的自学习能力，控制界学者开始将人工智能技术应用于控制系统。 1965 年，美籍华裔科学家傅京孙教授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统， 1966 年， 一步在空间飞行器的学习控制系统中应用了人工智能技术，并 提出了 “人工智能控制 ”的概念。 0967 年， 先正式使用 “智能控制 ”一词。 20 世纪 70 年代初，傅京孙、 学者从控制论角度总结了人工智能技术与自适应、自组织、自学习控制的关系，提出了智能控制就是人工智能技术与控制理论的交叉的思想，并创立了人机交互式分级 阶智能控制的系统结构。 20 世纪 70 年代中期，以模糊集合论为基础，智能控制在规则控制研究上取得了重 3 要进展。 1974 年， 出了基于 模糊语言描述控制规则的模糊控制器，将模糊集和模糊语言逻辑用于工业过程控制，之后又成功地研制出自组织模糊控制器，使得模糊控制器的智能化水平有了较大提高。模糊控制的形成和发展，以及与人工智能的相互渗透，对智能控制理论的形成起了十分重要的推动作用 20 世纪 80 年代，专家系统技术的逐渐成熟及计算机技术的迅速发展，使得智能控制和决策的研究也取得了较大进展。 1986 年， 表的著名论文专家控制中，将人工智能中的专家系统技术引入控制系统，组成了另一种类型的智能控制系统专家控制。目前，专家控制方 法已有许多成功应用的实例 。 在新的世纪里，智能控制的研究势头异常迅猛。智能控制的研究与应用己经涉及到众多领域，从高技术的航天飞机推力矢量的分级智能控制、空间资源处理设备的高自主控制到智能故障诊断与控制的重新组合，从轧钢机、汽车喷油系统的神经 控制到家电产品的模糊控制。现在的智能控制 已 扩大到军事、高技术领域和日用家电产品等许多领域。 目前实现智能控制常用的技术有模糊逻辑、神经网络、专家系统、遗传算法等理论和 自 适应控制、自组织控制、自学习控制等技术。其中，模糊控制已成为实现智能控制的一种重要而又有效的形式 。 模糊 控制的发展和研究现状： 美国著名控制论学者 20 世纪 60 年代初期认为经典控制论过于强调精确 性而无法处理复杂的系统，他认为。在处理生物系统时，需要一种 彻底不同的数学 关于模糊量的数学，该数学不能用概率分布来描述，他的这些思想形成了模糊集合理论，并于 1965 年发表了 一开创性论文，为处理客观世界中存在的模糊性问题提供了有力的工具。 在 20 世纪 60 年代后期，很多学者提出了许多新的模糊方法，如 1968 年提出了模糊算法的概念， 1970 年提出了模糊 决策 等，并于 1973 年发表了另一篇开创性的文章分析复杂系统和决策过程的新方法纲要，该文件建立了研究模糊控制的基础理论，在引入语言变量的概念的基础上，提出了用 规则来量化人类的知识。 随着科学技术的迅猛发展，对自动控制系统的控制精度、响应速度、系统稳定性和适应能力的要求越来越高，对于大多数复杂被控对象，采用传统的控制方法往往难以收到满意的控制效果。 20 世纪 70 年代的一个重大事件就是诞生了处理实际系统的模糊控制器。 1975 年， 了模糊控制器的基本框架，并将模糊控制器用于控制蒸汽机，发现模糊控制器非常易于构造且运作效果较好，他的研究成果发表在文章带有模糊逻辑控制器的语言和实验中。 1978 年为整个工业过程开发出第一个模糊控制器一一模糊水泥窑控制器，也表明了模糊控制领域的潜力。进入 20世纪 80 年代初模糊控制领域进展缓慢，没有新的概念和方法被提出，但日本的工程师以其对新技术的敏感，发现模糊控制技术具有语词计算和处理 不 精确、不确定性和模糊信息的能力，不需要数学模型，可应用到很多因数学模型未知而无法使用传统控制论的 4 系统中去，他们用此技术首先控制一家富士 电子水净化工厂，又开发了仙台地铁模糊系统，创造了当时世界上最先进的地铁系统，也引起了模糊领域的一场巨变。 从此支持模糊理论的浪潮迅速蔓延到各个领域，到 90 年代初有许多的模糊产品大量出现，因此实践是模糊系统和模糊控制理论发展的驱动力。 尽管模糊集 理论的提出至今只有 30 多年，但其发展迅速，已从单纯的理论到成功地应用于工业控制，成为人工智能的重要组成部分，是自动控制技术领域中非常有前途的一个分支，产生了巨大的社会效益和经济效益。在模糊控制成功用于 仙台 地铁之后，各种使用了模糊技术的家电产品，如洗衣机、电冰箱、 空调器、电视机、电饭锅、淋浴器、摄像机、 照相机 、复印机等，相继研制成功并投放市场。其中，三菱公司研制的使用模糊技术的空调器，控制性能稳定，节能达 24。接着，模糊控制装置成功地应用于汽车自动变速，电梯控制及生产过程中。其中，三菱公司将模糊控制用于电梯群上，使等电梯的平均时间减少 15。在中国，近几年来，出版了多种介绍模糊控制理论及技术的专著和教材。在学术刊物上，经常可见到模糊技术的应用文章，其中，在加热炉控制中所取得的节能效果尤其引人注目。此外，在数控加工等方面都取得了好的效果。目前，模糊技术的应用越来越广 。用于生产领域的各种应用系统，正在研制、开发，并已取得明显进展。在经济及社会话动的一 些领域，例如经济预测、经营诊断、人事管理、市场调查、服装设计、认知心理、股票证券系统，模糊技术的应用正在或即将进行开发。日本东芝公司等单位联合开发的模糊自动 编译 公共汽车运行系统己投入使用，提高了公共汽车的利用率。日本山一证券公司运用 模糊理论开发的证券投资系统，经过对过去 5 年的数据仿真，结果表明超过了每个专家的单独决策，取得成功。 智能控制与传统的或常规的控制有密切的关系，不是相互排斥的 . 常规控制往往包含在智能控制之中，智 能控制也利用常规控制的方法来解决 “低级 ”的控制问题，力图扩充常规控制方法并建立一系列新的理论与方法来解决更具有挑战性的复杂控制问题 . 1. 传统的自动控制是建立在确定的模型基础上的，而智能控制的研究对象则存在模型严重的不确定性，即模型未知或知之甚少者模型的结构和参数在很大的范围内变动，比如工业过程的病态结构问题、某些干扰的无法预测，致使无法建立其模型，这些问题对基于模型的传统自动控制来说很难解决 . 2. 传统的自动控制系统的输入或输出设备与人及外界环境的信息交换很不方便，希望制造出能接受印刷体、图形甚至手写 体和口头命令等形式的信息输入装置，能够更加深入而灵活地和系统进行信息交流，同时还要扩大输出装置的能力，能够用文字、图纸、立体形象、语言等形式输出信息 . 另外，通常的自动装置不能接受、分析和感知各种看得见、听得着的形象、声音的组合以及外界其它的情况 . 为扩大信息通道，就必须给自动装置安上能够以机械方式模拟各种感觉的精确的送音器，即文字、声音、物体识别装置 . 可喜的是，近几年计算机及多媒体技术的迅速发展，为智能控制在这一方面的 5 发展提供了物质上的准备 ,使智能控制变成了多方位 “立体 ”的控制系统 . 3. 传统的自动控 制系统对控制任务的要求要么使输出量为定值（调节系统），要么使输出量跟随期望的运动轨迹（跟随系统），因此具有控制任务单一性的特点，而智能控制系统的控制任务可比较复杂，例如在 智能机器人 系统中，它要求系统对一个复杂的任务具有自动规划和决策的能力，有自动躲避障碍物运动到某一预期目标位置的能力等 . 对于这些具有复杂的任务要求的系统，采用智能控制的方式便可以满足 . 4. 传统的控制理论对线性 问题有较成熟的理论，而对高度非线性的控制对象虽然有一些非线性方法可以利用，但不尽人意 . 而智能控制为解决这类复杂的非线性问题找到了一个出路，成为解决这类问题行之有效的途径 . 工业过程智能控制系统除具有上述几个特点外，又有另外一些特点，如被控对象往往是动态的，而且控制系统在线运动，一般要求有较高的实时响应速度等，恰恰是这些特点又决定了它与其它智能控制系统如智能机器人系统、航空航天控制系统、交通运输控制系统等的区别，决定了它的控制方法以及形式的独特之处 . 5. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统具有足够的关于 人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的能力 6. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统能以知识表示的非数学广义模型和以数学表示的混合控制过程，采用开闭环控制和定性及定量控制结合的多模态控制方式 . 7. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统具有变结构特点，能总体寻优，具有自适应、自组织、自学习和自协调能力 . 8. 与传统自动控制系统相比，智能控制系统有补偿及自修复能力和判断决策能力 . 总之，智能控制系统通过智能机自动地完成其目标的控制过程，其智能机可以在熟悉或不熟悉的环境中自动地或人 机交互 地完成拟人任务 糊 制的产生和现状 糊 制的产生 在工业过程控制中，许多被控过程机理较复杂，具有高阶非线性、时变等特点。在噪音、负载扰动和其他一些环境条件变化的影响下，过程参数甚至模型结构均会发生变化。采用常规的 制器，以一组固定不变的 数去适应参数变化、干扰等众多的变化因素，显然难以获得满意的控制效果。当参数的变化超过一定范围时，系统性能会明显变差，甚至超过允许范围。随着计算机技术的发展，人们利用智能的方法将操作人员的调整经验作为知识存入计算机中，根据现场 实际情况，计算机能自动调整 样就出现了智能 制器，这种控制器把古典的 制与先进的专家控制相结合，实现系统的最佳控制，它无需精确对象模型，只需将操作人员长期积累的经 6 验知识用控制规则模型化，然后运用推理就可对 数实现最佳调整。由于操作者经验不易精确描述，控制过程中各种信号量以及评价指标不易定量表示，模糊理论是解决这个问题的一个有效途径，所以运用模糊数学的基本理论和方法，把规则的添加、操作用模糊集表示，并把这些模糊控制规则以及有关信息作为知识存入计算机知识库中，然后计算机根据控制系统 的实际响应情况，运用模糊推理，即可自动实现对 数的最佳调整，这就是模糊 制。 1， 糊 制的现状 自模糊 制器的产生起，它的发展是迅速的。目前基本形式主要有以下三种： (1)增益调整型 (糊 制器 由于常规 节器不具有在线调整参数的功能，致使其不能满足偏差 e 及偏差变化 e 对 数的自整定要求，从而不能满足要求的性能指标或影响了其控制效果的进一步提高。为了满足这个要求，利用模糊控制规则在线对 数进行修改，便构成了增益调 整型模糊 制器。该类控制器中输出的物理量直接对应增益参数，通过应用模糊规则实现对三个增益参数的调整。 近几年，对这种类型模糊 制器的研究和应用比较多。其四种典型结构副：运用在线辨识策略的模糊白整定 制器；在线实时模糊自整定 制器； 于 理的自调整 制器。基于 理的自整定 制效果都有很大的改善。将 制应用到交流伺服系统中，使系统在不同的负载下具有较 强的鲁棒性，可实现大范围内高精度控制。 制器利用单参数因子对三个 数进行参数化处理，当在线参数发生偏移时，把 制器作为补偿 式的基本控制，从而把过程的输出调节到给定值，且实现了自动调节的目的。 (2)直接控制量型 (糊 制器 如果模糊推理机的输出是 理范围内的控制作用量，则该控制器属于直接控制量型。模糊 制算法结构研究的许多新成果不断涌现，用最为深刻的理论分析证明了具有最简单线性控制规则的二维模糊控制器，其输出可等同于一个非 线性 制器，在线性对象和非线性对象上的仿真结果表明了模糊控制器同 制器的内在联系和区别。并将此方法推广到具有通常线性控制规则的二维模糊控制器，证明其输出可等同于一个全局多层次线性关系式和一个局域非线性 制器，将结构分析方法推广到具有线性规则的三维模糊控制器上，得出了三维模糊控制器的一般解析输出表达式，证明了具有一般线性推理规则的三维模糊控制器可等同于一个全局多层次关系式和一个局部非线性 制器。基于正态分布隶属函数，分别导出一维模糊控制器和二维模糊控制器的解析表达式，并证明了其渐近结果，因而 从另一个角度揭示了模糊控制器的实质。 7 (3)混合型 (糊 制器 混合型模糊 制器可以有各种形式出现，如增益调整型与直接控制量型的结合，或传统线性 制器与模糊控制器的结合。 类比传统的 制，模糊控制器亦可分为 。人们在1974 年 作的基础上，提出了二维模糊控制器结构。这种模糊控制器主要可分为两类： 的模糊控制器，由偏差 e 及偏差的和 e 作为输入量； 的模糊控制器。由偏差 e 及偏差变化 e 作为输入量。但二者都有不足， 控制由于有积分的作用，在高阶系统中过渡过程较差； 控制因没有积分的作用，难以消除稳态误差，为此在模糊控制器中引入积分作用。 1983 年提出了由一个常规 制器和一个二维模糊控制器相并联而成的混合型模糊 制器，这种控制器可使系统成为无差模糊控制系统。 基于 出的改进比例控制的 制方法， 用二维模糊推理方式计算 “动态 ”的设定值的权系数，取得了比静态的固定值算法优良的控制效果，这是混合模糊 制器的另一种形式。 应用模糊前向补偿器与 制器结合的方式也可以被认为是一种混合型模糊 制器。 8 第二章 皮带配料系统的总体设计方案 带配料系统的工作原理 皮带配料系统的工作原理如图 示。皮带运输机上方有一个料斗，当皮带运行时，由给料装置使物料随皮带输送出去。传送皮带由电机 M 驱动，速度传感器 出频率和皮带速度成正 比的脉冲信号，皮带的下方装有荷重传感器 给出与皮带上物料成正比的电压信号。皮带配料系统的控制器接收速度传感器的速度信号和荷重传感器的重量信号，计算皮带上物料的瞬时流量和累 计流量 ，并显示结果，同时和给定的流量值进行比较，通过模糊 制后，输出电流控制信号，来控制电机的转速，从而使物料流量稳定在给定值上。 图 2 皮带配料系统 工作原理 图 制方案的确定 在生产过程中， 制是一种普遍采用的控制方法，是基于被控对象的精确模型来确定其控制参数，但是在本系统的实际应用中，流量控制过程是非线性的，调节器参数与系统所处的稳态工作状况有关。因此，如果采用传统的 制方法，参数整定就有相当的工作量。当被控对象发生 变化时，需要调节器参数 做出 相应的调整。采用传统的 制方法时，调节器的参数是根据过程参数整定的，所以没有 “自适应能力 ”，只能靠人工重新整定参数。由于控制过程的连续性和参数整定需要的时间，使得重新整定实际很难执行，在实际控制中几乎是无法完成的，因此传统 制的效果不是很好。 随着技术的发展，模糊控制理论和模糊技术成为最广泛最有前景的应用分支之一。模糊控制器是一种专家控制系统，它的优点是不需要知道被控对象精确的数学模型，是解决不确定性系统控制的一种有效途径。与传统的 制方式相比，模糊控制更适合那 些难以建立精确数学模型、非线性、大滞后和时变的复杂过程。但是，单纯的模糊控M 制器 放大 料斗 9 制通常是二维输入模糊控制器，不是 就是 的，存在着控制精度不高的问题，还会出现稳态的误差；增加论域的数量虽然可以提高控制精度，但也会降低控制器的处理速度，增加数据的存储空间，论域过小时又有可能导致系统的不稳定。 因此，本文提出将模糊控制和 制相结合的方案，在 法的基础上，通过计算当前系统误差 e 和误差变化率 用模糊规则进行模糊推理。 做出 决策，在线整定 数 控制器既具有模糊控制灵活、适 应性强、快速性好的优点，又具有 制精度高的特点，易于单片机实现。 模糊 制器的设计步骤如下： (1)确定模糊控制器的输入、输出变量，从而也就确定了模糊控制器的维数。一般输入变量取为系统的偏差和偏差变化率，输出变量为 数 者 (2)在每个变量的量化论域内定义模糊子集。首先确定模糊子集个数，确定每个模糊子集的语言变量，然后为各语言变量选 择隶属度函数。 (3)确定模糊控制规则。这实质上是将操作人员的控制经验加以总结得出的 一 条模糊条件语句的集合。确定模糊控制规则要遵守的原则是保证控制器的输出能够使系统输出响应的动静态性能达到最佳。 (4)求出模糊控制表。根据模糊控制规则求出模糊控制器的输出。这些输出值是 它们与输入量在一个表中按一定关系列出就构成了模糊控制表。 以有三个模糊控制表。 (5)把采样得到的偏差、偏差变化率 经过模糊化后，代入模糊控制规则表，得出新的 数，再经过 法的 计算就得出了最后的输出量，也就是系统的控制量。 系统的总体实现 皮带配科系统的总体逻辑框图如图 2示。 10 图 2统总体逻辑框图 1、系统的硬件实现 根据现场控制的要求，系统具有 13 位流量显示器，输出一路电 机调节信号，接受皮带荷重信号和皮带走速脉冲信号，具有现场调试和维修的功能。因此，本文设计了一个 扩展系统作为皮带配料控制器，主要包括 理模块、数据采集模块、D/A 转换模块、键盘显示模块、串行通信 模块、测速电路和报警电路等。 2、系统的软件实现 采用模块程序设计技术的方法来设计皮带配料系统的监控软件，根据功能，将软件划分为若干个功能相对独立的模块，包括系统初始化模块、信号检测和处理模块、键输入和 键 命令模块、显示输出模块、功能控制模块、中断处理模块、串行通信模块等，并为每一个模块编制程序流程图。 荷重传感器 135 8155 片机系统 8279 显示 键盘 通讯部件 520 53 测速电路 报警电路 电机 11 第三章 皮带配料模糊 制器的设计 模糊 制算法的理论基础 制算法的理论基础 l、 制原理 常规 制器系统原理如图 示，主要由 制器和被控对象组成 。 图 3 制系统结构图 制器是一种线性控制器，它根据给定值和实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称为 制器。其控制规律为 U (t) =e (t) +错误 !未找到引用源。 (式中 u(t) 控制器的输出； e(t) 给定值和被控对象输出值之差； 控制器的比例系数； 控制器的 积分时间常数 ; 控制器的微分时间常数。 制器各环节的作用如下： (1)比例环节 成比例的反映系统的偏差信号，比例系数越大，调整速度越快，静态偏差也越小，但比例系数
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号