[发明专利]基于模糊PID控制的滤棒推送系统设计方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊PID控制的滤棒推送系统设计方法，包括设置滤棒装盒机推送机构、模糊PID控制器设计、算法设计等步骤。本发明使推送机构可以实现柔性烟用滤棒装盒，定位精度优于0.1mm，提高了滤棒装盒机的装盒质量。

技术领域

本发明涉及一种基于模糊PID控制的滤棒推送系统设计方法。

背景技术

目前国内烟卷及滤材生产企业广泛应用HCF80与YJ36型装盒机，无法做到高质量、高效率、高自动化程度与在线自检的全自动化运行，主要问题是滤棒装入纸箱时发生跳动与撞击，导致顶层滤棒不齐，需要人工补支，影响装盒质量，无法将滤棒快速、精准地推送入盒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效提高系统的响应速度和控制精度的基于模糊PID控制的滤棒推送系统设计方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于模糊PID控制的滤棒推送系统设计方法，包括设置滤棒装盒机推送机构，所述滤棒装盒机推送机构包括上下推板模块、整推机构，在滤棒装箱过程中，装填机构将排列好的滤棒整齐地装填在储棒仓，推送机构将储棒仓内的整齐排列的滤棒整盒推送至空纸盒中；其特征是：推送机构伺服控制系统采用半闭环控制结构，由触摸屏、可编程控制器、模糊自适应PID控制器、伺服驱动器和伺服电机构成控制系统；经触摸屏设置烟用滤棒的长度参数，滤棒范围为70mm～200mm，由PLC发送位置信号与编码器采集到的实际的位置信号的误差和误差变化作为模糊自适应PID控制器的输入，输出实时位置信号的修正量；在模糊自适应PID控制器中，利用模糊控制规则在线自动调整PID控制器最佳参数，由伺服驱动器驱动伺服电机带动丝杆完成推送机构动作的控制；

模糊PID控制器设计：

设计模糊PID控制系统为双输入三输出的系统，比例系数K_P作用在于提高系统调节精度；积分系数K_I作用在于消除系统的稳态误差；微分系数K_D作用在于改善系统的动态性能；利用系统偏差E和偏差变化率EC在线自整定参数K_P、K_I、K_D，使得控制系统能够及时调整系统参数，能够快速响应；

根据推送机构的的定位要求，设输入语言变量E和EC，输出语言变量ΔK_P、ΔK_I、ΔK_D的论域均为[-6,+6]，即为{-6，-4，-2,0，+2，+4，+6}，其模糊集为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}，它们分别表示负大，负中，负小，零，正小，正中，正大；输入信号e和ec的量化因子分别为K_e＝0.1467，K_ec＝5.96，输出变量的量化因子为K₁(ΔK_P)＝0.1，K₂(ΔK_I)＝0.016，K₃(ΔK_D)＝0.012；

论域和模糊集确定之后，需要对模糊变量确定隶属函数，即对模糊变量赋值，确定论域内元素对模糊变量的隶属度；输入语言变量的隶属函数选择高斯函数，输出语言变量的隶属度函数选择灵敏度较高、算法简单的三角形函数；

PID参数的调整必须考虑到不同时刻K_P、K_I和K_D参数的作用以及相互的关系，不同的偏差E和偏差变化率EC对PID控制器参数的整定要求不同；

模糊控制量的精确化又称解模糊,由于加权平均法较适合于输出模糊集的隶属度函数是对称的情况，因此采用加权平均法精确模糊控制量，其计算公式如下：