基于模糊神经网络的缠绕机的伺服控制研究

发布时间：2017-08-19 14:19

  本文关键词：基于模糊神经网络的缠绕机的伺服控制研究

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【摘要】：纤维复合材料由于具有强度高、密度小、耐摩擦、耐腐蚀、可靠性好等优点而广泛应用于国防和工业生产等诸多领域。纤维缠绕机是纤维材料制作工艺中用到的核心设备。为了满足纤维缠绕工艺对交流伺服系统高精度的快速位置跟踪要求,本文设计了基于模糊神经网络的缠绕机的伺服控制系统。本文主要研究了纤维缠绕原理、缠绕线型、缠绕规律和运动特点。根据纤维缠绕加工的工艺要求,设计了缠绕机伺服控制系统。该系统以主轴和小车作为控制对象,主轴采用速度闭环控制,小车采用半闭环位置控制。伺服控制系统以Trio运动控制器为核心,松下伺服电机作为执行器,工控机实现人机交互,完成对小车和主轴的实时控制和位置随动调速定位控制,并保证一定的缠绕角。为了减小伺服系统的非线性,提高系统的响应速度和控制精度,将补偿性模糊神经网络控制算法运用到Trio控制器当中。通过对传统PID、模糊神经网络、补偿性模糊神经网络三种算法的MATLAB仿真并进行结果比较,结果表明,补偿性神经网络控制提高了缠绕机伺服系统的稳态性能和控制精度。
【关键词】：缠绕机 Trio运动控制器 补偿性模糊神经网络 位置伺服控制 PID算法
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TP183
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 论文的研究背景及意义9-10
• 1.2 纤维缠绕机的国内外发展现状和前景及其地位10-12
• 1.2.1 纤维缠绕机国外的发展现状10
• 1.2.2 纤维缠绕机国内的发展现状10-11
• 1.2.3 缠绕机在复合材料生产中的重要性11-12
• 1.2.4 纤维缠绕机的发展方向12
• 1.3 主要研究内容12-15
• 第2章 纤维缠绕的线型规律和工艺研究15-25
• 2.1 纤维缠绕成型工艺简介15-18
• 2.1.1 纤维缠绕成型的工艺分类15-16
• 2.1.2 纤维缠绕成型工艺的特点16-17
• 2.1.3 纤维缠绕工艺参数的选择17-18
• 2.2 纤维缠绕的线型及其规律18-21
• 2.2.1 环向缠绕线型规律18-19
• 2.2.2 螺旋缠绕线型规律19-20
• 2.2.3 螺旋缠绕的基本公式20-21
• 2.3 缠绕线型规律的分析及其实现21-22
• 2.4 缠绕工艺分析与设计22-24
• 2.4.1 线型与速比22-23
• 2.4.2 速比要求23
• 2.4.3 小车在主轴端部停留与反向23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 缠绕机控制系统的设计与分析25-35
• 3.1 纤维缠绕机总体结构25-27
• 3.1.1 纤维缠绕机的机械结构25-26
• 3.1.2 纤维缠绕机控制系统组成26-27
• 3.2 伺服驱动系统设计27-30
• 3.2.1 伺服电机类型的比较与选用27-28
• 3.2.2 伺服系统选择28
• 3.2.3 位置伺服系统基本类型28-30
• 3.3 控制环节的设计30-31
• 3.3.1 速度控制30
• 3.3.2 位置控制30-31
• 3.4 位置控制系统的性能指标31-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 模糊神经网络控制算法研究及其仿真35-54
• 4.1 模糊控制和神经网络控制35-39
• 4.1.1 模糊控制35-36
• 4.1.2 神经网络控制36-39
• 4.2 模糊神经网络控制39-43
• 4.2.1 模糊神经网络控制器的结构39-41
• 4.2.2 模糊神经网络的学习算法41-43
• 4.3 补偿模糊神经网络控制43-46
• 4.3.1 补偿模糊神经网络的结构43-44
• 4.3.2 补偿模糊神经的学习算法44-46
• 4.4 伺服控制系统的仿真与实现46-53
• 4.4.1 系统的仿真方案46
• 4.4.2 PID控制参数整定与仿真46-48
• 4.4.3 模糊控制仿真48-49
• 4.4.4 常规模糊神经网络控制仿真49-51
• 4.4.5 补偿模糊神经网络控制仿真51-53
• 4.5 仿真分析与结论53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 缠绕控制系统的硬件设计54-60
• 5.1 控制系统的硬件结构及选型54-56
• 5.1.1 控制系统的硬件组成54-55
• 5.1.2 控制系统的硬件选型55-56
• 5.2 开关量输入输出模块56
• 5.3 缠绕机的控制界面56-57
• 5.4 缠绕机的电气设计57-58
• 5.4.1 Trio运动控制器与伺服驱动器的电气连接57-58
• 5.4.2 Trio运动控制器I/O口的电气连接58
• 5.5 控制系统的抗干扰措施58-59
• 5.6 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间所发表的论文66-68
• 致谢68

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1 王旭e，

本文编号：701191