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原文传递模糊控制在全自动轮胎钢丝圈生产线中的运用

论文题名：	模糊控制在全自动轮胎钢丝圈生产线中的运用
关键词：	汽车工业;轮胎机械;轮胎钢丝圈生产线;模糊控制;牵引调速
摘要：	随着世界汽车工业的迅速发展，轮胎机械的需求量持续上升，同时也对于轮胎机械的自动化水平及所生产出的产品质量提出了更高的要求。本课题所研究的对象——轮胎钢丝圈生产线是汽车轮胎机械中一种重要的生产设备，用于生产轮胎胎唇钢丝圈。本文研究目的是要提高该生产线的生产效率、产品质量以及自动化程度。在轮胎钢丝圈生产线的众多控制问题中，牵引调速是其中一项重要的研究课题。控制好生产线的牵引速度对产品质量、生产效率的提升有着重要的意义。本文便是以生产线牵引速度的控制为中心进行展开的。对于生产线的牵引速度控制主要有以下要求： 1、系统能根据最终产品的规格大小自动调整牵引速度。 2、牵引速度必须与缠绕段速度相匹配。 3、在生产过程中，牵引速度要求尽可能稳定，加减速速率不可过大。然而，相对于控制要求，生产线存在以下一些不利因素： 1、缠绕段与牵引段间的缓冲空间极其有限，如控制系统不能使牵引系统在最短的时间内达到最佳速度的话，将造成储料架动滑轮冲顶或沉底。 2、检测到的动滑轮位置信息为离散量，只能测出动滑轮的大致位置区间，而不能精确、实时地提供动滑轮的位置信息。 3、缠绕主机处钢丝带速度为非线性变化，在缠绕时除绕盘缠绕外其它动作节拍所需时间受压缩空气压力及流量影响，具有不确定性。因此生产线牵引调速很难建立相应的数学模型，这使得传统的经典控制理论很难运用到牵引速度控制中。而模糊控制却有以下几个特点： 1、对数据精确性要求不高。 2、可充分利用专家知识。 3、快速、简单、有效。这些特点使得模糊控制很适合作为牵引速度控制的控制方法。因此本文将模糊控制系统引入了牵引速度控制系统中，并按实际系统的特点合理设计了牵引速度模糊控制系统的结构及输入信号的采集方法等。由于模糊控制理论本身的特性，其结构、算法多样，有着很大的灵活性。而且，与建立在传统数学领域的控制理论不同，在模糊控制理论中，这些多样性的结构和算法在很多时候会给出截然不同的控制答案，需要通过实际测试对这些不同的控制答案进行检验。因此本文对模糊控制系统的各种常用结构和算法作了比较，结合系统的控制要求，设计出了适合本生产线的完整模糊控制器结构和算法。由于生产线进行实际试车时所需原料的代价昂贵，所以在控制器设计阶段采用了虚拟仿真的手段来检验牵引速度模糊控制系统的效果，从而大大减少了试车成本，同时缩短了研发时间。在各种仿真软件中，MATLAB 可方便地应用于数学计算、算法开发、系统建模、数据分析和可视化绘图等方面，并提供了SIMULINK软件，采用图形化方式，使系统建模、算法设计、仿真等工作更加简化、直观。更重要的是它还提供了模糊控制工具箱和大量控制模型，使得开发工作量大大减轻。因此本文采用MATLAB 作为仿真工具，针对实际系统的特点，详细介绍了牵引速度模糊控制系统模型的建立和其模糊控制器的设计过程，并给出了仿真结果。经过系统的仿真和实际运行，证明了牵引速度模糊控制系统完全可达到生产线的控制要求，并且还可大大简化控制系统的设计，降低控制系统的成本。
作者：	黄艋
专业：	控制工程
导师：	顾战松;张玉龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文