注塑机控制系统半实物仿真平台的研究与实现

发布时间：2017-07-19 00:14

  本文关键词：注塑机控制系统半实物仿真平台的研究与实现

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【摘要】：仿真技术是随着计算机技术和通信技术的发展逐步形成的一类试验研究的新兴方法,仿真技术经过半个多世纪的发展,从研究简单系统到现在成为研究复杂系统的有力工具。半实物仿真是工程领域内一种较为广泛的仿真技术,半实物仿真是在计算机仿真回路中接入实物进行实验,因而实验结果更接近实际情况,仿真得到的系统参数对实物测试有指导性的意义,降低了实物测试过程中设备受到损坏的几率。本文以注塑机控制器为对象,通过分析国内外复杂系统的控制器的研发测试技术,以过程控制仿真和交叉学科联合建模仿真的思想为基础,设计了注塑机控制系统半实物仿真平台,用于测试注塑机的控制器的功能,对注塑机的控制算法进行验证。注塑机控制系统半实物仿真平台的设计分为软件设计和硬件设计,软件部分采用专业的机械液压软件AMESim和数学模型的建模软件MATLAB,AMESim作为专用的建模软件具有大量专家模型,可以使得工程人员快速建立机械液压模型,MATLAB能够建立复杂的数学模型,通过接口技术与AMESim连接起来。用虚拟实验仪器LabVIEW编写仿真接口和注塑机的人机界面。硬件部分使用NI sb9632控制采集平台作为控制器原型,这一控制采集平台的控制核心是一块实时芯片和高性能现场可编程门阵列,这种结构的控制平台能够运行复杂的控制算法,同时具备高速接口的功能。通过对注塑机系统进行分析和对液压建模和数学建模技术的研究,建立了注塑机模型,编写了联合仿真软件间的接口程序,设计了用于参数修改和实时监测的人机界面。最后设计了实验,测试了单神经元PID和分段PID两种算法分别在注塑机合模机构和料筒上应用效果,对测试结果做出了分析,得到了优于传统PID的性能参数,证明了注塑机控制系统半实物仿真平台的有效性和可实现性。
【关键词】：过程控制仿真 AMESim LabVIEW MATLAB 半实物仿真
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ320.52;TP391.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究背景及意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-14
• 1.3.1 数字仿真技术的发展和研究现状10-12
• 1.3.2 半实物仿真技术简述12-13
• 1.3.3 注塑机控制系统半实物仿真平台简述13-14
• 1.4 主要研究内容和结构组织14-16
• 1.4.1 研究内容14
• 1.4.2 组织结构14-16
• 2 注塑机系统分析16-27
• 2.1 注塑机结构分析16-17
• 2.2 注塑机工作流程17-18
• 2.2.1 模具闭模和合紧17-18
• 2.2.2 注塑装置前移和注射18
• 2.2.3 模腔压力保持18
• 2.2.4 制品冷却和预塑化18
• 2.2.5 注射台后退制品顶出18
• 2.3 注塑机过程控制参数18-22
• 2.3.1 温度参数19-20
• 2.3.2 压力参数20-21
• 2.3.3 流量参数21-22
• 2.4 注塑机控制系统结构分析22-26
• 2.4.1 注塑机液压油路22
• 2.4.2 注塑机合膜控制22-23
• 2.4.3 注塑机注射控制23
• 2.4.4 注塑机电气控制23-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 注塑机控制系统半实物仿真平台总体方案设计27-35
• 3.1 仿真平台硬件环境28-29
• 3.2 仿真平台软件环境29-34
• 3.2.1 AMESim在仿真平台中的应用29-30
• 3.2.2 LabVIEW在仿真平台中的应用30
• 3.2.3 LabVIEW与MATLAB的联合仿真30-31
• 3.2.4 LabVIEW与AMESim的联合仿真31-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 注塑机控制系统半实物仿真平台各子系统的构建35-48
• 4.1 注塑机建模35-39
• 4.1.1 液压系统35-36
• 4.1.2 合膜系统36-37
• 4.1.3 注射系统37-38
• 4.1.4 电气系统38-39
• 4.2 注塑机控制系统的构建39-40
• 4.3 注塑机人机界面的实现40-46
• 4.3.1 参数设定界面41-43
• 4.3.2 生产监控界面43-46
• 4.4 注塑机动作顺序的实现46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 5 注塑机控制系统的半实物仿真平台的试验验证48-61
• 5.1 合膜系统的单神经元控制48-57
• 5.1.1 合膜系统的单神经元自适应PID控制48-52
• 5.1.2 注塑机合模系统52-54
• 5.1.3 单神经元PID控制器实现54-55
• 5.1.4 仿真实验结果55-57
• 5.2 料筒温度的分段PID控制57-60
• 5.2.1 分段PID原理57-58
• 5.2.2 基于LabVIEW与MATLAB混合编程的分段PID仿真58-60
• 5.2.3 基于分段PID的注塑机料筒温度仿真结果分析60
• 5.3 本章小结60-61
• 总结及展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果67

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本文编号：560414