雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，薄膜在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品業(yè)和包裝業(yè)等各行各業(yè)的使用越來(lái)越廣泛，對(duì)其質(zhì)量要求也越來(lái)越高。薄膜厚度控制系統(tǒng)是薄膜生產(chǎn)線極其重要的組成部分，其控制性能的好壞決定了薄膜的質(zhì)量。在雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線中，薄膜厚度受到原料質(zhì)量、擠出壓力、機(jī)頭溫度、拉伸車(chē)速等多種因素的影響，是一個(gè)非線性、時(shí)變、大滯后的復(fù)雜系統(tǒng)。因此，性能優(yōu)良的薄膜厚度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)也就成了一個(gè)典型的工程難題。雙向拉伸薄膜厚度控制技術(shù)，在國(guó)外發(fā)展迅速，并日趨

2、完善。由于起步晚和技術(shù)封鎖，國(guó)內(nèi)雙向拉伸薄膜厚度控制技術(shù)還處于起步階段，產(chǎn)品質(zhì)量不高，高質(zhì)量薄膜生產(chǎn)線主要進(jìn)口國(guó)外的成套薄膜生產(chǎn)設(shè)備。這不僅使國(guó)內(nèi)成套薄膜生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)檔次難以提高，而且對(duì)薄膜產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益也產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，研制國(guó)產(chǎn)的雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)，已成為一項(xiàng)非常緊迫的戰(zhàn)略性任務(wù)。本論文首先介紹了課題的來(lái)源、研究背景及意義，雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及三種相關(guān)的PID控制器。然后在充分調(diào)研

3、的基礎(chǔ)上，以MCGS和MATLAB為平臺(tái)，設(shè)計(jì)和仿真了一個(gè)雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)；最后對(duì)論文的工作進(jìn)行了總結(jié)和展望。主要完成了如下三項(xiàng)工作：(1)基于MCGS組態(tài)軟件的薄膜厚度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)MCGS是一套Windows下用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，可為用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案，具有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示等功能。本論文以MCGS組態(tài)軟件為雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以完成硬件

4、接口的設(shè)置和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話和控制系統(tǒng)運(yùn)行情況的動(dòng)畫(huà)顯示。(2)采用基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器和基于遺傳算法的PID控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄膜橫向厚度的優(yōu)化控制在雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線中，薄膜厚度控制系統(tǒng)是一個(gè)非線性、時(shí)變、大滯后的復(fù)雜系統(tǒng)，特別是橫向厚度控制。采用傳統(tǒng)的PID控制器來(lái)控制這樣的對(duì)象，難以整定出理想的PID參數(shù)，且超調(diào)量大，響應(yīng)速度慢，不易在線調(diào)整。本論文采用基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器和基于遺傳算法的PID控

5、制器，通過(guò)自學(xué)習(xí)找到最佳的PID控制參數(shù)，從而提高薄膜厚度的控制效果。仿真結(jié)果表明，這兩種控制器具有超調(diào)量小、響應(yīng)速度快和自適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其控制品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制器。(3)采用DDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了MCGS和MATLAB的通信以MCGS為薄膜厚度的主控系統(tǒng)，用MATLAB實(shí)現(xiàn)PID控制參數(shù)的整定，并通過(guò)DDE技術(shù)完成雙方的數(shù)據(jù)交換，以增強(qiáng)MCGS的控制能力。綜上所述，本雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)超調(diào)量小、響應(yīng)速度快、自適應(yīng)