电子皮带秤配料系统的模糊pid控制

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1、摘要随着科学技术的不断发展，电子皮带秤配料系统已在煤炭、化工、烟草、冶金、建材等行业中广泛应用。目前大多数皮带秤配料系统仍然是采用传统的PID控制算法，灵敏度较高，可以说在理论上调节是能做到无误差的，或者说在误差较小的范围内的确很有优势，但是出现较大误差时，其动态特性并不是很理想，超调量一般较大。所以，本课题设计了一套更为合理高效的电子皮带秤配料系统，本设计主要针对皮带秤配料系统中配料这一环节，采用模糊PID和传统PID控制相结合的方法。同时用PLC控制和组态软件对皮带秤配料系统中配料这一环节实现自动控制，可以调节误差较大时，超调量也较大的问题。本课题主要内容包括皮带秤的原理与组成，系统

2、的总体设计，模糊控制算法结合本系统的分析以及采用MATILAB进行模糊PID控制仿真。首先，在论文中阐述了现有皮带秤的现状及实际工艺中遇到的难点问题，给出自己的设计方案。在保证系统称量精度及控制精度的前提下，选择合理的软硬件配置。从而提高系统的统总体设计方案和基本组成；配料皮带秤的工作原理及总体控制方案；称重传感器和测速传感器的选择；电机调速方式的选择等；然后，在第三章中阐述模糊PID的设计。通过系统分析结合配料系统的现场实际工作情况，由模糊控制技术的理论，给出模糊控制结构框图。根据模糊控制器的设计步骤，设计出与传统PID相结合的模糊PID控制器。解决了皮带秤配料系统的控制及误差调节问题

3、，从而提高配料系统的配料速度及精度。论文中用两章的篇幅分别介绍了PLC控制和MATLAB仿真，第四章讲述系统电气部分的组成以及PLC控制使输煤现场的配料系统按要求自动完成下料、称重、配比全过程。第五章应用MATLAB仿真软件中的Simulink图形化工具平台对配料秤仪表采用的模糊PID控制进行了仿真。从仿真波形图上可以看出，引入模糊控制后，在系统受到干扰出现偏差时调节效果很好。通过该系统的研究，有效地解决了电子皮带秤的控制精度及配料速度问题。大大提高了系统的计量精度和配料速度。在很大程度上降低了工人劳动强度，最终提高了生产率和产品质量。关键词：配料；模糊PID；精度；速度；配料速度；Ma

4、tlab1、绪论1.1课题背景及其意义电子皮带秤是工业生产过程中对皮带传送的散装固体物料进行连续称量的计量设备，在科学技术日益发展的今天也随之日益改进，不仅要求称量准确，在冶金、煤炭、化工、烟草、水泥等行业中还要求称量过程能大幅度提高生产效率。原料在输送中进行动态连续称量的同时还要在输送中对流量进行调节、控制，以达到准确的配比。本设计主要针对的是皮带秤配料系统中配料这一环节，因为配料的质量如果达不到要求，一是会浪费原材料，二是影响生产的顺利进行，重则影响和生产效率，在某些重要生产岗位上，配料失误甚至会酿成事故。可见配料精度与配料速度影响着整个生产的质量和产量，所以要对配料过程的质量和有足

5、够的重视。皮带秤有如下几个特点：(l)皮带秤的计量对象是连续流动的物料可以显示物料的瞬时流量和在某一段时间内的累计流量。(2)皮带秤是在皮带运行中进行测量，所以测量的稳定性很重要。当物料多少不等、皮带轻重不均匀和上下跳动以及皮带速度发生变化时，皮带秤应有较好的适应能力。(3)由于传送皮带速度大多在1～2m/s左右，故皮带秤必须具有较高的响应速度。现实中，许多皮带秤的控制精度并不很理想，易发生故障，在复杂的生产工艺中不能适应一些恶虐的环境。所以仅仅是传统的PID控制是不能实现良好的调节效果的。鉴于此状况，需要设计技术更为先进，更合理有效的设计方案。本课题设计的电子皮带秤自动配料系统能有效解

6、决动态计量衡器的控制精度问题。可以完全替代原有的陈旧设备，应用模糊控制使得系统具有优良的性能，就配料系统而言，配料坏节采用模糊控制后，可以提高配料速度及质量，也降低了工人的劳动强度。从更深的角度去说，是为企业创收，为国家经济发展做出贡献。1.2系统工作现状及工艺难点问题1.2.1皮带秤配料系统的现场结构组成如图1.1所示是配料系统的结构组成图，本结构图中有4个称重单元，每个单元有料仓、给料电机、皮带秤组成。这是一种使用最为广泛的皮带秤配料系统，也是最简单最基本的结构形式。煤炭、化工、水泥等行业中的配料系统是要把多种原料按照一定的配比混合到一起。本设计研究的是4种原料的混合。系统共设有4个

7、给料仓，每个给料仓通过各自的给料电机来控制给料速度，进而调节给料量。电机的调速方式有多种，在第二章中分析了电机的调速方式。物料到达皮带秤后，由皮带秤测量原料的瞬时流量以及累计流量等数据送入控制器去控制执行器。每个料仓的下料最后到达主皮带，混合后再送入下一级。1.2.2一般的控制方案目前各行业中使用的电子皮带秤的生产厂家也比较多，一些厂家采用的是用基于单片机的PID调节，这样的配料系统控制精度不高，可靠性也不高。而一些大型厂家的皮带秤