雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)的設計與仿真.pdf

1、近年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，薄膜在工業(yè)、農業(yè)、食品業(yè)和包裝業(yè)等各行各業(yè)的使用越來越廣泛，對其質量要求也越來越高。薄膜厚度控制系統(tǒng)是薄膜生產線極其重要的組成部分，其控制性能的好壞決定了薄膜的質量。在雙向拉伸薄膜生產線中，薄膜厚度受到原料質量、擠出壓力、機頭溫度、拉伸車速等多種因素的影響，是一個非線性、時變、大滯后的復雜系統(tǒng)。因此，性能優(yōu)良的薄膜厚度控制系統(tǒng)設計也就成了一個典型的工程難題。雙向拉伸薄膜厚度控制技術，在國外發(fā)展迅速，并日趨

2、完善。由于起步晚和技術封鎖，國內雙向拉伸薄膜厚度控制技術還處于起步階段，產品質量不高，高質量薄膜生產線主要進口國外的成套薄膜生產設備。這不僅使國內成套薄膜生產設備的技術檔次難以提高，而且對薄膜產品的核心競爭力和經濟效益也產生了嚴重的影響。因此，研制國產的雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)，已成為一項非常緊迫的戰(zhàn)略性任務。本論文首先介紹了課題的來源、研究背景及意義，雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)的結構和工作原理，以及三種相關的PID控制器。然后在充分調研

3、的基礎上，以MCGS和MATLAB為平臺，設計和仿真了一個雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)；最后對論文的工作進行了總結和展望。主要完成了如下三項工作：(1)基于MCGS組態(tài)軟件的薄膜厚度控制系統(tǒng)設計MCGS是一套Windows下用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，可為用戶提供解決實際工程問題的完整方案，具有現(xiàn)場數(shù)據采集、實時數(shù)據處理、報警、流程控制、動畫顯示等功能。本論文以MCGS組態(tài)軟件為雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)的開發(fā)平臺，以完成硬件

4、接口的設置和數(shù)據的實時采集，實現(xiàn)人機對話和控制系統(tǒng)運行情況的動畫顯示。(2)采用基于RBF神經網絡的PID控制器和基于遺傳算法的PID控制器實現(xiàn)了對薄膜橫向厚度的優(yōu)化控制在雙向拉伸薄膜生產線中，薄膜厚度控制系統(tǒng)是一個非線性、時變、大滯后的復雜系統(tǒng)，特別是橫向厚度控制。采用傳統(tǒng)的PID控制器來控制這樣的對象，難以整定出理想的PID參數(shù)，且超調量大，響應速度慢，不易在線調整。本論文采用基于RBF神經網絡的PID控制器和基于遺傳算法的PID控

5、制器，通過自學習找到最佳的PID控制參數(shù)，從而提高薄膜厚度的控制效果。仿真結果表明，這兩種控制器具有超調量小、響應速度快和自適應性強等優(yōu)點，其控制品質優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制器。(3)采用DDE動態(tài)數(shù)據交換技術，實現(xiàn)了MCGS和MATLAB的通信以MCGS為薄膜厚度的主控系統(tǒng)，用MATLAB實現(xiàn)PID控制參數(shù)的整定，并通過DDE技術完成雙方的數(shù)據交換，以增強MCGS的控制能力。綜上所述，本雙向拉伸薄膜厚度控制系統(tǒng)超調量小、響應速度快、自適應