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《江西理工大学》 2018年
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基于模糊预测PID的PTFE电线电缆线径控制系统研究与设计

过振宇  
【摘要】:随着企业进入工业4.0时代,PTFE电线电缆对精度的要求越来越高,但现阶段生产电线电缆的卧式PTFE推挤机存在精度较低、稳定性较差以及需手动调节等缺陷。对传统推挤机系统的线径控制部分进行改进,结合PLC控制技术,将模糊预测自适应PID应用到电缆线径控制系统中,完成了基于模糊预测自适应PID的PTFE电线电缆线径控制系统的研究与设计。针对PTFE电线电缆线径控制系统的时变性,非线性,大滞后的特点,推挤过程中两根PTFE坯料接头处线缆线径波动较大的问题,提出了一种模糊自适应PID预测先进策略,结合了模糊策略的快速响应能力、常规PID策略的较小稳态误差优势和DMC预测策略的提前预测优点,三者优势互补。对比传统PID策略、模糊PID策略、DMC预测策略以及模糊预测PID策略在线径控制系统中的动态性能。MATLAB仿真结果表明:模糊预测PID控制策略较其它3种控制策略控制效果更好,具有响应速度更快,调节时间更短,线径波动更小,鲁棒性更强等优点。完成了PLC控制系统、触摸屏操作系统以及上位机监控系统三者的设计工作:选用SIMATIC S7-1200 PLC作为PLC控制系统的控制器,在博途V13SP1软件中编写控制程序,结合PLC技术,将先进的模糊预测PID控制算法应用到实际线径控制系统中,实现PTFE电缆线径自动调节功能;选用PROFACE 4502WW触摸屏作为主机手操作平台,在GP--Pro EX4.0软件中设计触摸屏操作界面;选用组态王7.5SP1软件设计上位机监控画面,实现了整个推挤车间的生产信息实时监控功能。在推挤车间进行多次现场调试,采用Minitab软件对现场采集的线径数据进行过程能力分析可知:基于模糊预测PID的PTFE电线电缆线径控制系统能够实现整个推挤过程电缆线径的高精度自动调节,并且抗干扰能力较强。在两根PTFE坯料接头处,系统能够较快的达到线缆目标线径3.57mm,表现出良好的鲁棒性和跟随性,具有一定的实际应用价值。
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM24;TP273

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