基于广义预测控制的吸塑成型机温度控制系统的研究

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1、摘要随着大规模集成电路技术、超大规模集成电路技术的发展，特别是微处理器的出现和广泛应用，包装机械的控制技术有了突飞猛进的发展。控制技术的发展成为推动包装机械功能提高的重要动力。我国的包装机械发展较晚，自动化基础较差，在包装机械控制领域与国外先进技术相比差距较大，使得我国包装机械的开发只能处于中低档水平。控制技术的落后已经成为影响国产包装机械档次功能进一步提高的瓶颈。因此，开发高档包装机械的控制系统，提高包装机械的自动化水平，是一个十分迫切的任务。本文先分析了吸塑机温度控制系统的控制目标，设计出了以单片机为核心，温度传感器、A／D转换器、放

2、大电路、多路开关、硬件看门狗和触摸屏为主要部件的硬件电路。在硬件电路的基础上，进行了控制系统的软件设计。针对吸塑机温度控制对象的特点，本文的控制算法采用广义预测控制。广义预测控制是一种基于模型的控制算法，是70年代发展起来的一种新型的控制算法，它克服了现代控制理论在工业生产过程中的诸多困难，在工业过程中显示出巨大的魅力。原因是其基本原理对于复杂的工业环境具有很强的适应性。算法方面，本文白无介绍了广义预测控制的基本算法。广义预测控制基本算法控制效果很好，但是需要在线进行矩阵求逆。在线计算量太大的缺点，使其难以在单片机上实现。考虑到被控对象的

3、传递函数的特点和在制器核心为单片机的情况，本文研究了三种改进的广义预测控制算法。一(1)具有PID结构的广义预测控制算法；此算法使用广义预测的思想推导控制器的各个参数且具有PID算法参数易整定，鲁棒性强的特点；(2)广义预测控制的直接算法；此算法使用直接推导控制律的方法，大大减少了单片机在线计算量。(3)改进的广义预测控制直接算法；此算法改进了广义预测控制直接算法的要求精确的对象阶跃响应的缺。气仿真结果表明，这些算法适用于吸塑机的炉温控制系统。／}．1关键词：吸塑机，单片机，广义预测控制，温度控制ABSTRACTWiththedevelo

4、pmentoflarge--scaleandverylarge·-scaleintegratedcircuittechnology,especiallywiththeinventionandapplicationofmicroprocessor，thecontroltechnologyofpackingmachineisdevelopingveryfast．Nowcontroltechnologyisbecominganimportantmotivitythatpromotespackingmachinefunctionsimprovin

5、g．Thedevelopmentofpackingmachineislater，andtheautomationfoundationisinferiorinourcountry．Thetechnologyinthecontrolfieldofpackingmachinedropsbehindthatintheadvancedcountryintheworld．Itcausesthatthedevelopmentofourcountry’Spackingmachinealwaysstaysonthemiddleandlowlevel．The

6、lagofcontroltechnologyhasbecomeabottleneckofimprovingthepackingmachineofourcountry．So，itisaurgenttasktodevelopthecontrolsystemoftopgradepackingmachineandtoimprovetheautomaticlevelofpackingmachine．]'hispaperanalysestheaimoftemperaturecontrolsystemofplastic—-absorbinganddes

7、ignsthehardwarecircuitusingone-chipcomputerasit’Scoreandusingtemperaturetransducer，magnifyingcircuit，A／Dconvener,watchdogasit’Sparts．Paperdesignssoftwareofcontrolsystembasingonthehardwarecircuit．Consideringthecharacterofplastic—absorbing，thecontrollerusesgeneralizedpredic

8、tivecontrolalgorithm．GeneralizedpredictivecontrolisacomputercontrolalgorithmbasingOilmodel．Itdev