基于遗传算法的渔网机张力PID控制技术研究

发布时间：2020-06-27 03:37

【摘要】：渔网机的张力是渔网生产过程中的一个重要因素,其张力的稳定性将直接影响到产品的质量。针对张力控制系统具有时变性、非线性等特点,本文提出了一种基于遗传算法的张力PID控制参数优化方法,结合摩擦力、摆杆位置以及卷绕半径对张力进行分析,开展了渔网机张力控制技术的研究工作。论文主要研究工作及相关结论如下:首先,对渔网机张力形成机制进行分析,确定张力系统的构成。着重分析了张力波动的主要影响因素:摩擦力、摆杆位置以及卷绕半径,建立各模块数学模型,得到了影响因素与张力之间的关系;设计了以交流伺服电机为执行元件的控制方案。其次,在张力控制系统影响因素分析的基础上建立系统的数学模型,得到了执行电机、摆杆电机以及系统的传递函数;提出了模糊控制及遗传算法与PID控制相结合运用于渔网机张力控制的方法;应用Matlab中的SimuLink模块分别建立了三种PID控制模型,并进行仿真分析,结果表明基于遗传算法PID并进行目标函数优化后,得到的最优解系统超调最小,系统超调M_p降到了1%,调整时间降低到3s,解决了模糊PID稳态误差以及死区问题。然后,为实现张力实时监控以及可视化操作,设计了张力PLC控制界面;设计了PID控制器程序以实现张力实时采集与在线控制;PLC控制器与伺服驱动器之间使用EtherCat现场总线通讯,通过EtherCat多轴同步实验证明1号轴与6号轴之间的同步误差为28ns,该通讯方式可极大地减少多轴之间的同步误差,从而减少对张力的影响。最后,利用收放卷平台进行了相关的实验验证,对交流伺服电机的转速、力矩进行了标定,得到摆杆初始位置及实时卷绕半径值。实验结果表明:基于遗传算法PID控制器的张力控制系统的波动率以及静差率为3%左右,张力设定值变化过渡期间响应时间为0.5s,张力抖动误差控制在5%以内,系统的稳定性得到了极大的提高,满足了网片生产的实际需求。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TP18
【图文】：

渔网,收卷,速度控制,控制环节

图 1.1 有结渔网机Fig.1.1 Knot netting machine力控制环节中，收卷部分的速度控制十分关键。产的产品的次品率较高[5]。为此许多企业都投入产过程以及张力控制技术进行研究，以解决产品看来，产品的直接检测与分析技术手段还比较落人工操作具有随机性，其技术难度很难判定，产人们通过对收卷张力的不断研究与分析，总结出。在渔网的生产过程中，收卷的张力过小，渔网开过程中，卷辊与渔网之间会发生相对滑动，渔同时渔网过于松弛，其形状、打结质量等都会受要张力保持稳定的状态，在某些场合需要对张力艺从而能够提速 30%，从而可以很大程度上的提

张力控制器,机械式

将数字技术与模拟技术相结合组成新的控制系统，以电流，位置、张力为外环控制为主。在一些控制精度要求不高的场合，（电流、速度环）控制[5][10]。力控制器的发展状况据张力控制器大致经历了三个发展阶段，分为：机械式、电控式以个阶段[64]。1）机械式：早期张力控制调节结构主要还是以机械结构为主，如pensative tension controller）。该种张力控制器主要通过摩擦来实现偿。控制系统中的刹车带与制动轮相互摩擦从而产生相应的阻力矩车弹簧从而达到控制阻力矩的目的以实现张力的调节。但该种机械无法对张力进行在线控制，且该种控制系统的精度低，张力波动

【参考文献】