基于PLC数据驱动的自动生产线控制时序仿真平台设计
发布时间：2021-09-30 08:01
自动生产线机械机构复杂,在开发设计过程中,需要在研究设计阶段同时对自动生产线进行机械设计、电气设计和工艺设计。时序设计图按照自动生产线工艺编制,是工艺文件的重要组成部分。时序设计的正确性影响工艺设计的正确性。所以,有必要在研究设计阶段对自动生产线的控制时序设计进行并行验证。为此,本文设计了一种基于PLC数据驱动的自动生产线控制时序仿真平台,该仿真平台可以在样机制造之前,对自动生产线PLC程序进行评估,满足了研发人员对于自动生产线控制时序设计进行并行验证的需求。论文主要研究内容如下:首先,分析了仿真平台的具体需求。从单元建模与集成、与PLC的实时通信设计、可视化设计三个方面对仿真平台进行了需求分析,根据需求分析内容对仿真平台进行了方案设计。其次,构建了仿真平台的单元模型。为解决现有电机模型时序响应精度低、建模复杂等问题,提出基于随机森林的单元模型建模方法,完成电机直驱时序响应单元模型的构建,并与其他机器学习回归算法进行了准确率对比。接着,对仿真平台进行了单元模型集成。实现了仿真平台与PLC的实时通信,实现了单元模型的集成交互设计,并且对仿真平台的功能模块及可视化界面进行了设计。最后,基于...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
KE1295精加工智能化生产线
图 3-3 电机运动位移量ξ单位：脉冲ο-电机运动响应时间ξ单位：msο散点图如图 3-3 所示是额定功率 100W 转子惯量为 0.051 10-4kg m2电机在直接驱动换向器进行旋转运动时测量的一组数据，其中加减速时间均为 100ms，速度为100r/min 通过散点图可以发现，数据大多分布在一条有截距的正比例函数线上，其中有两个点距离函数线较远，与函数线的走势不同，可以认为这两个数据点可能存在异常 当发现数据异常值后，不能随意的将异常数据丢掉，应该尽可能的分析异常数据产生的原因 如图 3-3 发现的异常数据，有理由怀疑数据是在其他运动条件下测得，而因为记录错误或传输错误而导致的数据异常，可以结合其他测试环境，查询异常数据是否满足其他测试环境要求 如果最终发现异常数据是因为系统原因或环境原因导致的偶然错误，可以用上文中的数据缺失方法来计算该运动时间下的电机运动位移量，以替代异常数据 ξ3ο离散型变量处理
原始数据集训练数据集数据缺失数据异常离散变量随机森林模型用袋外数据误差对参数调整进行评估模型参数调整N-estimators决策树个数Max-features考虑特征数袋外数据电机运动速度 电机运动加减速时间电机运动位移量 控制代码电机运动响应时间训练模型测试数据集 评估模型自变量因变量图 3-4 随机森林模型训练过程的树个数如果太多，又容易发生过拟合现象 从 n_estimators 为 1 开始进行调节ξ其他参数取默认值ο，逐渐增加树的个数，同时记录随机森林的袋外数据误差
【参考文献】：
期刊论文
[1]大数据的城市交通有序通行信息实时管理仿真[J]. 张永丹. 计算机仿真. 2018(12)
[2]数据挖掘中并行离散化数据准备优化[J]. 刘云,袁浩恒. 四川大学学报(自然科学版). 2018(05)
[3]大数据下数据预处理方法研究[J]. 孔钦,叶长青,孙赟. 计算机技术与发展. 2018(05)
[4]基于距离权值的C4.5组合决策树算法[J]. 杜景林,严蔚岚. 计算机工程与设计. 2018(01)
[5]数据异常的监测技术综述[J]. 吴镜锋,金炜东,唐鹏. 计算机科学. 2017(S2)
[6]五桥臂逆变器-双异步电机调速系统的零矢量交错模型预测控制[J]. 梅杨,冯帅伟. 电工技术学报. 2017(10)
[7]基于多FPGA的电力电子实时仿真系统[J]. 朱建鑫,滕国栋,秦阳,胡海兵. 电力系统自动化. 2017(09)
[8]永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真研究[J]. 李能. 机械工程师. 2017(02)
[9]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[10]考虑复杂边界条件的电机结构模态分析[J]. 郝清亮,朱少林,华斌. 船电技术. 2014(06)
博士论文
[1]无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D]. 邵宗凯.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]基于xPC的实时仿真及控制系统的开发[D]. 杨帆.天津大学 2016
[2]基于SVPWM的交流永磁同步电机控制技术的研究[D]. 龚勇.苏州大学 2015
[3]基于多支持向量机的直线电机结构优化设计[D]. 汪娅骅.安徽大学 2014
[4]基于半物理仿真的商用飞机液压系统综合管理技术研究[D]. 梁虎.浙江大学 2012
[5]基于Simulink RTW的分布式实时仿真关键技术研究[D]. 石仁星.国防科学技术大学 2011
[6]基于AMESim的气动系统建模与仿真技术研究[D]. 赵飞.燕山大学 2010
[7]基于LabVIEW的实时控制与仿真技术应用研究[D]. 王欢.南京航空航天大学 2009
本文编号：3415447
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
KE1295精加工智能化生产线
图 3-3 电机运动位移量ξ单位：脉冲ο-电机运动响应时间ξ单位：msο散点图如图 3-3 所示是额定功率 100W 转子惯量为 0.051 10-4kg m2电机在直接驱动换向器进行旋转运动时测量的一组数据，其中加减速时间均为 100ms，速度为100r/min 通过散点图可以发现，数据大多分布在一条有截距的正比例函数线上，其中有两个点距离函数线较远，与函数线的走势不同，可以认为这两个数据点可能存在异常 当发现数据异常值后，不能随意的将异常数据丢掉，应该尽可能的分析异常数据产生的原因 如图 3-3 发现的异常数据，有理由怀疑数据是在其他运动条件下测得，而因为记录错误或传输错误而导致的数据异常，可以结合其他测试环境，查询异常数据是否满足其他测试环境要求 如果最终发现异常数据是因为系统原因或环境原因导致的偶然错误，可以用上文中的数据缺失方法来计算该运动时间下的电机运动位移量，以替代异常数据 ξ3ο离散型变量处理
原始数据集训练数据集数据缺失数据异常离散变量随机森林模型用袋外数据误差对参数调整进行评估模型参数调整N-estimators决策树个数Max-features考虑特征数袋外数据电机运动速度 电机运动加减速时间电机运动位移量 控制代码电机运动响应时间训练模型测试数据集 评估模型自变量因变量图 3-4 随机森林模型训练过程的树个数如果太多，又容易发生过拟合现象 从 n_estimators 为 1 开始进行调节ξ其他参数取默认值ο，逐渐增加树的个数，同时记录随机森林的袋外数据误差
【参考文献】：
期刊论文
[1]大数据的城市交通有序通行信息实时管理仿真[J]. 张永丹. 计算机仿真. 2018(12)
[2]数据挖掘中并行离散化数据准备优化[J]. 刘云,袁浩恒. 四川大学学报(自然科学版). 2018(05)
[3]大数据下数据预处理方法研究[J]. 孔钦,叶长青,孙赟. 计算机技术与发展. 2018(05)
[4]基于距离权值的C4.5组合决策树算法[J]. 杜景林,严蔚岚. 计算机工程与设计. 2018(01)
[5]数据异常的监测技术综述[J]. 吴镜锋,金炜东,唐鹏. 计算机科学. 2017(S2)
[6]五桥臂逆变器-双异步电机调速系统的零矢量交错模型预测控制[J]. 梅杨,冯帅伟. 电工技术学报. 2017(10)
[7]基于多FPGA的电力电子实时仿真系统[J]. 朱建鑫,滕国栋,秦阳,胡海兵. 电力系统自动化. 2017(09)
[8]永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真研究[J]. 李能. 机械工程师. 2017(02)
[9]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[10]考虑复杂边界条件的电机结构模态分析[J]. 郝清亮,朱少林,华斌. 船电技术. 2014(06)
博士论文
[1]无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D]. 邵宗凯.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]基于xPC的实时仿真及控制系统的开发[D]. 杨帆.天津大学 2016
[2]基于SVPWM的交流永磁同步电机控制技术的研究[D]. 龚勇.苏州大学 2015
[3]基于多支持向量机的直线电机结构优化设计[D]. 汪娅骅.安徽大学 2014
[4]基于半物理仿真的商用飞机液压系统综合管理技术研究[D]. 梁虎.浙江大学 2012
[5]基于Simulink RTW的分布式实时仿真关键技术研究[D]. 石仁星.国防科学技术大学 2011
[6]基于AMESim的气动系统建模与仿真技术研究[D]. 赵飞.燕山大学 2010
[7]基于LabVIEW的实时控制与仿真技术应用研究[D]. 王欢.南京航空航天大学 2009
本文编号：3415447
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