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工程复合材料精密成形温度自适应模糊控制的研究
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摘要
工程复合材料精密成形系统是采用蒸汽热压式(或)电阻传导热压式,即通过上下加热平板进行模压加热。它存在着不能对硫化温度进行有效的控制的问题,结果导致了工件在经过成形工艺后的承载能力、工作速度、摩擦因素、尺寸稳定性、表面粗糙度等关键技术性能指标很难达到理想效果。因此,温度的有效控制对于保证生产质量具有重大的现实意义和理论价值。
     本课题来源于自然科学基金项目(项目编号:60074022)。本文针对精密成形系统温度控制的特点,提出采用PID控制和自适应模糊控制相结合的方法,研究和开发了基于模糊规则参数自调整控制方法的温度控制器。在控制系统中,模糊控制规则是控制器的核心,模糊控制器的性能很大程度取决于模糊控制规则的确定及其可调整性。系统通过采样,根据获取的误差和误差变化率值在线调整模糊控制规则,然后经过计算,得到PID参数在该时刻的附加值,与初始值叠加,输出到控制对象,调整对象温度。它比传统的控制方法有更好的动静态性能,对于系统参数发生改变、控制参数选取不良以及环境状况的突变时,控制器仍能较快的自调整,具有较强的在线自适应能力。改造应用该控制器方便可靠,能提高并稳定产品质量。
     本论文开展的主要工作和研究内容如下:
     ①探讨硫化成形特性及其影响因素,研究自适应模糊控制的理论与方法,提出系统改进方案。
     ②利用MATLAB/Simulink软件对几种控制方法进行仿真研究,分析研究系统的性能指标。
     ③利用MATLAB模糊工具箱,设计基于模糊规则参数自调整的自适应模糊PID控制器,并模拟精密成形硫化过程环境进行仿真,论证这种控制方法的优越性及可行性。
The engineering composite material precision forming system adopts steam hot-pressing or resistance conduction hot-pressing, using upper and lower heated plate to heat. But it cannot control the vulcanization temperature effectively, and induces the key technical performance index of products hardly getting to ideal effect, such as, carrying capacity, working speed, friction factor, dimensional stability, surface roughness. Thus, it has important practice and theory value to control temperature effectively for ensuring quality.
     This project is supported by National Natural Science Foundation(Grant No. 60074022). This paper is just to aim at the peculiarity of temperature control in precision forming system, combines PID control with self- adaptive fuzzy control, studies and empolderes temperature controller based on fuzzy rules parameter self-adjusting method. In the control system, fuzzy control rule is the core of controller. The performance of fuzzy controller is decided by the assurance and adjustability of fuzzy control rules to a great extent. By the system sampling, it adjusts the fuzzy control rules on-line according to the error and error rate. And then calculates, we can gains the affixation of PID parameter at the time, Superposits with the initial value, exports to the control object to adjust temperature. The control method has better dynamic and static performance than traditional method. When the system parameter is changed, control parameter is not well selected, and the circumstance status is break, the controller still can self-adjust quickly, having better on-line self-adaptive ability. It is convenient and reliable to rebuild and apply the controller, and it can improve product quality.
     The main task and contents of the dissertation are listed as follows:
     ①Discusses vulcanization forming speciality and influence factor, and researches the theory and method of fuzzy-adaptive control, brings up improvement scheme.
     ②Several control methods is simulated and researched with MATLAB software, and analyzes system performance index.
     ③Designs the fuzzy-PID adaptive controller based on fuzzy rules parameters self-adjusting using the fuzzy toolbox in MATLAB, and simulates according to the circumstance of precision forming vulcanization process, demonstrates the advantage and feasibility of the control method.
引文
[1]杨顺根.国外橡胶机械发展概况[M].橡胶技术与装备.2006.
    [2]戴果华,佘致廷,熊均泉.模糊温度控制系统在橡塑制品硫化工艺中的应用[J].长沙航空职业技术学院学报, 2005.06.
    [3]于洪林.平板硫化机的现状和发展趋势[J].橡胶技术与装备, 1995,第21卷.
    [4]孙优贤,褚健.工业过程控制技术[M].化学工业出版社, 2006.1.
    [5]杨清芝.现代橡胶工艺学[M].中国石化出版社, 1997.
    [6]戴锅生.传热学[M].高等教育出版社, 1991.
    [7]纪奎江.实用橡胶制品生产技术[M].化学工业出版社, 1987.
    [8]李士勇.模糊控制、神经控制和智能控制论[M].哈尔滨工业大学出版社, 1998
    [9]黄军辉,傅沈文.模糊控制理论的发展及应用[M].基础及前沿研究,2006.
    [10]王积伟,吴振顺.控制工程基础[M].高等教育出版社, 2001.
    [11]楼顺天,胡昌华,张伟.基于MATLAB的系统分析与设计-模糊系统[M].西安电子科技大学出版社, 2001.
    [12]闻新,周露,李东江,贝超. MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用[M].科学出版社,2001.
    [13]吴晓莉,林哲辉. MATLAB辅助模糊系统设计[M].西安电子科技大出版社, 2002.
    [14]张国良,曾静,柯熙政,邓方林.模糊控制及其MATLAB应用[M].西安交通大学出版社,2002.
    [15]李太福.数字式多功能精密塑胶制品成形系统的实现研究[D].重庆大学硕士学位论文. 2000.
    [16]王仲生,智能检测与控制技术[M].西北工业大学出版社, 2002.
    [17]朱摩西.模糊PID控制器及模糊参数整定器的设计和应用[J].自动化仪表, 1996, 17(6).
    [18]李卓,萧德云,何世忠.基于Fuzzy推理的自调整PID控制器[J].控制理论与应应用, 1997, 4:14(2).238~242.
    [19]徐峰,李东海,薛亚丽.基于ITAE指标的PID参数整定方法比较研究[J].中国电机工程学报,2003.08.
    [20]陶永华.新型PID控制及其应用[M].机械工业出版社,1998.9.
    [21]林钢.模糊控制及其在家用电器中的应用[M].机械工业出版社, 2006.
    [22]侯志祥,刘振闻.基于MATLAB的模糊控制器的设计与仿真[J].微计算机信息, 2007,12.
    [23]汤兵刃,路林吉.模糊控制理论与应用技术[M].清华人学出版社, 2002.
    [24]廉小亲.模糊控制技术[M].中国电力出版社,2003.
    [25]张化光,何希勤.模糊自适应控制理论及其应用[M].北京航空航天人学出版社, 2002.
    [26]吴晓莉,林哲辉. MATLAB辅助模糊系统设计[M].西安电子科技大学出版社, 2002.
    [27]杨杜中,魏成伟.自调整PID模糊控制器设计[J].新疆石油学院学报, 2002(3):80-82.
    [28]黄燕,李升平.一种新的规则在线自调整模糊控制算法[J].电气自动化, 2002(6):13-15.
    [29]孙亮. MATLAB语言与控制系统仿真[M].北京工业大学出版社, 2001.
    [30]倪水,魏光村,徐刚.自适应模糊控制在物位测控系统中的应用[J].山东农业大学学报(自然科学版), 2002,33(4):448-452.
    [31]秦明,王国荣,廖宵,钟继光.规则自调整模糊控制器在焊缝跟踪中的应用[J].华南理工大学学报(自然科学版), 2003,31(2):44-48.
    [32]刘绍鼎,樊立萍,姜长洪.基于模糊规则参数自整定PID控制器的设计[J].控制系统, 2007年第23卷第4-1期.
    [33]杨建新,杜永贵.模糊自适应整定PID控制及其仿真[J].机械工程与自动化. 2006年10月.
    [34]孟宇,彭晓华,张浩.模糊自适应整定PID控制及其仿真研究[J].机械工程与自动化, 2006年12月.
    [35]黄宇,王东风,韩璞.模糊自整定PID控制及其在过热汽温系统中的应用[J].电力科学与工程,2004.
    [36]王晓磊,田蔚风,曾连荪,王洪升,金志华.一种基于Fuzzy-PID的参数自整定恒温控制系统[J].工业仪表与自动化装置, 2004年第4期.
    [37]黄晓宇.基于MATLAB的模糊自整定PID参数控制器计算机仿真[J].自动化与仪器仪表, 2001年第3期.
    [38] Magnier, Janine, L arnac, Mireille, Chapurlat, Vincent. ISM:AFormal Tool for Modeling and Verification. Periodica Polytechnica [J].Electrical Engineering. 1998.42(1).135~146.
    [39] Hunkar, Denes B. Improvements in process control for extrusion blow moulding[J]. British Plastics and Rubber. Apr 1996.
    [40] Wu, Shuci; Zeng, Hongbing; Zhang, Yongzhong. Temperature control system in the production process of the adhesive based on fuzzy control[J]. Jisuanji Gongcheng/Computer Engineering. Dec 5 2005.
    [41] Cetinkaya, Sevil; Zeybek, Zehra; Hapoglu, Hale; Alpbaz, Mustafa. Optimal temperature control in a batch polymerization reactor using fuzzy-relational models-dynamics matrix control[J]. Computers and Chemical Engineering. Jul 15 2006.
    [42] Hou, Xiru; Liu, Gonghui; Liang, Jingwei; Liu, Shichang .Fuzzy control simulation of wellbore trajectory based on Matlab/Simulink fuzzy tool box[J]. May 2006.
    [43] I. Rojas, H. Pomares, J. Gonzalez, L.J. Herrera, A. Guillen, F. Rojas, O. Valenzuela .Adaptive fuzzy controller: Application to the control of the temperature of a dynamic room in real time. Fuzzy Sets and Systems[J]. March 2006.

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