基于can 总线的模糊pid 张力控制系统

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1、基于CAN总线的模糊PID张力控制系统张守辉，于会山（1.聊城大学，聊城市，252059；2.聊城大学，聊城市，252059）摘要：介绍了CAN总线技术的模糊PID张力控制系统的硬件设计，采用该控制系统，很好的解决了纺织机送经张力的控制，并通过simulink进行了仿真实验。仿真结果表明，该模糊PID张力控制系统比传统PID更具有很好的稳定性、鲁棒性及可靠性等特点。关键词：模糊PID、simulink、CAN总线Tensioncontrolsystemoffuzzy-PIDbasedonCANbusZhangsh

2、ouhui,yuhuishan(liaochenguniversity252059,china)Abstract:ThedesignofhardwareinTensioncontrolsystemoffuzzy-PIDbasedonCANbusisintroduced.usingthiscontrolsystem,Goodsolutiontowarptensioncontrolofspinningwheel,andcarriedoutthroughthesimulinksimulation.Simulationr

3、esultsshowthatthefuzzyPIDtensioncontrolsystemismorethanthetraditionalPIDhasgoodstability,robustnessandreliability.Keywords:fuzzy-PID;simulink;CANbus引言目前，CAN（controllerareanet）总线技术与PID技术作为一种成熟的技术被广泛的应用于工业、纺织、汽车等领域。CAN总线技术又称控制器局域网技术是一种多主方式的串行通信总线技术，具有灵活方便、通信速率高

4、、抗干扰能力强、可靠性高等优点，而被广泛应用于工业远距离数据采集与控制过程中。PID技术作为一种目前广泛应用的成熟技术，具有稳定性高、使用方便等优点，被广泛应用于流量、温度、液位控制等领域。但由于PID控制在受到外界干扰时，很容易导致超调过大甚至引起震荡等缺点，从而使得该系统的动态性能及鲁棒性变差。本文通过结合CAN总线技术与模糊PID控制技术很好的解决了纺织机在送经过程中对经线张力的控制。通过CAN总线技术实现SH7047高速单片机与私服驱动器来控制电机转矩的目的，通过simulink的在线仿真证明了该系统具有

5、很好的稳定性、鲁棒性及可靠性等优点。1CAN总线系统控制原理图一、CAN总线高速高档织机电控系统框图本文充分考虑系统的抗干扰性、可靠性及对现场设备的远距离数据采集和控制通信等特点。设置了以SH7047高速单片机为主控芯片，实现上位机HMI及私服驱动器的控制。通过上位机友好的人机界面实现对整个织机运动过程的参数设置，例如（纬密度、张力值、编码器的脉冲值等），如图一所示，CAN总线高速高档织机电控系统框图。2CAN总线电路的硬件实现SH7047SJA1000PCA-82C250CAN总线图二、CAN总线硬件电路框图如

6、图二所示，CAN总线的实现通讯的控制器选用的是SJA1000芯片，该芯片与老的CAN控制器PCA-82C200硬件兼容，既支持11位的ID，也支持29位的ID。检错和纠错能力加强，支持带电插拔等特点。为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，PCA-82C250的CAN收发器的TXD和RXD并不是直接与CAN控制器SJA1000的TX和RX相连，而是通过高速光耦6N137后与P82C50相连，这样可以很好地实现了总线的电气隔离。6N137的高速度可达10KBd，最低隔离度为2500Vrms,完全可以胜任CAN总线接口通

7、信的速度要求。减小工业现场的干扰源对于协议转换器的电磁干扰，提高系统的稳定性，PCA-82C250收发电路如图三所示。图三、PCA-82C250收发电路图3模糊PID控制器的原理及实现3.1模糊PID控制器的原理模糊PID控制是在传统PID控制的基础上对PID参数（）在线整定。通过输入量的模糊化、模糊规则运算、反模糊化来实现对PID参数的整定。如图四所示。图四、模糊PID系统框图在实际系统中，动态送经张力控制是指织机运行时的张力控制。由于卷取的输入值近似为一个常数，而在实际中，由于微分项对于快变信号很敏感，而纱线

8、的张力变化是一个周期性的变化过程，在打纬的前后变化很大。这样对于控制提出了很高的要求。在实际中我们可以考虑选用模糊PID控制的方法。模糊PID控制是基于模糊控制的基础上通过根据不同的E和EC，对于参数进行在线自整定，其结构由常规控制器及模糊推理两部分组成。3.2模糊PID控制器的实现3.21隶属函数及模糊PID控制论域值的确定隶属函数的确定根据被控对象的不同我们确定隶属函