基于Simulink的油辣椒自动灌装机控制系统建模与仿真研究

发布时间：2017-10-31 04:09

  本文关键词：基于Simulink的油辣椒自动灌装机控制系统建模与仿真研究

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【摘要】：近年来,我国食品行业快速发展,食品包装行业不断进步,自动灌装机的需求量大幅度增长,高效便捷的灌装设备受到厂家的青睐。其中,随着油辣椒销量连年增长,“老干妈”公司原有的手工生产方式已不能满足生产需求,亟需针对油辣椒的自动灌装生产设备。本文通过分析油辣椒的灌装需求,应用Simulink建立油辣椒自动灌装机控制系统仿真模型,通过相关仿真实验实现控制系统模拟,最终实现灌装机控制系统设计。本论文主要内容如下:首先,分析了灌装系统的特点和要求,介绍了工作流程及机械和电气部分。之后,分别对搅拌系统用感应电机和计量缸系统用伺服电机进行了数学建模和机理分析。其次,介绍了交流电机的矢量控制方法,给出了计算原理,针对搅拌系统,考虑实际工况负载,采用转速-电流双闭环控制进行了感应电机的矢量控制,并给出分析。同样的,针对计量缸系统,根据实际工况分别给出了步进驱动与伺服驱动两种控制方式进行对比分析,由于灌装系统中的计量缸系统需要精确的位置控制,开环控制稳态结果较为粗糙,且抗干扰能力差,闭环系统动态、稳态效果及精确度良好,且抗干扰能力强,文中对伺服电机的位置控制中涉及到位置控制器,速度控制器及电流控制器三部分,都采用PI控制器,能够保证系统较快的动态响应、较高的控制精度及较强的鲁棒性。最后,为验证控制系统的可行性,搭建了自动灌装机的控制系统,包括:PLC系统设计、电机的选型、气动系统的设计和传感器的选择,并利用样机进行灌装实验。实验结果表明灌装量偏差较小,控制系统稳定可行。
【关键词】：油辣椒 自动灌装机 控制系统 Simulink
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS206.5;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 研究背景及意义7
• 1.2 国内外研究现状7-11
• 1.2.1 灌装机研究现状7-9
• 1.2.2 电机控制系统研究现状9-11
• 1.3 本文的研究内容11-13
• 第2章 自动灌装机控制系统及其数学模型13-25
• 2.1 自动灌装机控制系统需求13
• 2.2 自动灌装机组成13-16
• 2.2.1 机械系统13-15
• 2.2.2 电气系统15-16
• 2.3 控制系统方案设计16-18
• 2.3.1 灌装机工作流程16-17
• 2.3.2 控制系统方案17-18
• 2.4 控制系统数学模型18-23
• 2.4.1 计量缸系统模型18-22
• 2.4.2 感应电机模型22-23
• 2.5 本章小结23-25
• 第3章 自动灌装机控制器设计与仿真研究25-43
• 3.1 电机控制理论25-30
• 3.1.1 坐标系变换理论25-26
• 3.1.2 空间矢量脉宽调制26-29
• 3.1.3 PID控制于电机控制中的应用29-30
• 3.2 搅拌系统感应电机矢量控制仿真分析30-35
• 3.3 计量缸系统电机控制模型仿真分析35-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第4章 自动灌装机控制系统实现43-61
• 4.1 可编程控制器控制系统43-49
• 4.1.1 可编程控制器选型及输入/输出点确定43-45
• 4.1.2 灌装机PLC控制程序45-48
• 4.1.3 人机界面48-49
• 4.2 电机的选择49-52
• 4.2.1 电机选型49-51
• 4.2.2 编码器51-52
• 4.3 气动控制52-55
• 4.3.1 气动系统总体结构52-53
• 4.3.2 主要气动元件53-55
• 4.3.3 气动系统参数计算55
• 4.4 行程开关及传感器的选择55-56
• 4.5 样机及相关实验56-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 结论与展望61-63
• 5.1 结论61
• 5.2 展望61-63
• 致谢63-65
• 参考文献65-67
• 在读期间科研成果67-68

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本文编号：1120700