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现代工业生产中,动态定量称重技术被广泛应用于颗粒状物料生产线包装机中。定量称重是一个动态过程,不仅要求一定的计量精度,还要求一定的计量速度。快速性和准确性都是同等重要的指标。传统的人工包装无法满足上述要求,只能通过动态称重实现。动态称重是当称体与被测对象未达到平衡状态时,在过渡过程中对物体进行计量。动态称重系统虽然应用广泛,但普遍存在精度不高的问题,称重速度和计量精度是动态称重系统的主要矛盾。影响称重精度和速度的因素较多。为了使包装过程既速度快又精度高,采用智能控制理论中的模糊控制对其加料过程进行控制,同时改善了控制系统的稳定性和可控性。
本论文从三方面着手整体考虑了动态称重控制器的解决方案:
一方面,对动态称重的特性进行了分析,采用二级控制。第一级,粗放料保证称重速度;第二级,细放料保证称重精度。从而有效的协调了速度与精度的关系。
另一方面,对控制策略进行了分析。由于影响动态称重精度的因素有很多,如:称重测量系统的欠阻尼震荡;物料下落的冲击力;测量的空中物料带来的落差误差等。运用模糊控制理论,提出了带有自调整因子的模糊控制器在称重系统中的应用方案。
最后,运用FPGA技术实现应用于动态称重的模糊控制器。
本课题的目的是采用Altera公司的FPGA芯片,研制一个应用于动态称重控制的模糊控制器。它基于CycloneⅡ系列的EP2C8 FPGA芯片。CycloneⅡ系列的芯片具有用户定义的功能、领先的性能、低功耗、高密度以及低成本等优势,具有多达68416个逻辑单元(LE)和1.1MB的嵌入式存储器。本文对动态称重过程和模糊控制理论进行了较为深入的研究,建立了应用于动态称重的模糊控制模型,从而有效地提高了称重精度。