双向拉伸薄膜厚度控制系统的设计与仿真
近年来，随着我国经济的快速发展，薄膜在工业、农业、食品业和包装业等各行各业的使用越来越广泛，对其质量要求也越来越高。薄膜厚度控制系统是薄膜生产线极其重要的组成部分，其控制性能的好坏决定了薄膜的质量。在双向拉伸薄膜生产线中，薄膜厚度受到原料质量、挤出压力、机头温度、拉伸车速等多种因素的影响，是一个非线性、时变、大滞后的复杂系统。因此，性能优良的薄膜厚度控制系统设计也就成了一个典型的工程难题。双向拉伸薄膜厚度控制技术，在国外发展迅速，并日趋完善。由于起步晚和技术封锁，国内双向拉伸薄膜厚度控制技术还处于起步阶段，产品质量不高，高质量薄膜生产线主要进口国外的成套薄膜生产设备。这不仅使国内成套薄膜生产设备的技术档次难以提高，而且对薄膜产品的核心竞争力和经济效益也产生了严重的影响。因此，研制国产的双向拉伸薄膜厚度控制系统，已成为一项非常紧迫的战略性任务。本论文首先介绍了课题的来源、研究背景及意义，双向拉伸薄膜厚度控制系统的结构和工作原理，以及三种相关的PID控制器。然后在充分调研的基础上，以MCGS和MATLAB为平台，设计和仿真了一个双向拉伸薄膜厚度控制系统；最后对论文的工作进行了总结和展望。主要完成了如下三项工作：(1)基于MCGS组态软件的薄膜厚度控制系统设计MCGS是一套Windows下用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件，可为用户提供解决实际工程问题的完整方案，具有现场数据采集、实时数据处理、报警、流程控制、动画显示等功能。本论文以MCGS组态软件为双向拉伸薄膜厚度控制系统的开发平台，以完成硬件接口的设置和数据的实时采集，实现人机对话和控制系统运行情况的动画显示。(2)采用基于RBF神经网络的PID控制器和基于遗传算法的PID控制器实现了对薄膜横向厚度的优化控制在双向拉伸薄膜生产线中，薄膜厚度控制系统是一个非线性、时变、大滞后的复杂系统，特别是横向厚度控制。采用传统的PID控制器来控制这样的对象，难以整定出理想的PID参数，且超调量大，响应速度慢，不易在线调整。本论文采用基于RBF神经网络的PID控制器和基于遗传算法的PID控制器，通过自学习找到最佳的PID控制参数，从而提高薄膜厚度的控制效果。仿真结果表明，这两种控制器具有超调量小、响应速度快和自适应性强等优点，其控制品质优于传统的PID控制器。(3)采用DDE动态数据交换技术，实现了MCGS和MATLAB的通信以MCGS为薄膜厚度的主控系统，用MATLAB实现PID控制参数的整定，并通过DDE技术完成双方的数据交换，以增强MCGS的控制能力。综上所述，本双向拉伸薄膜厚度控制系统超调量小、响应速度快、自适应能力强，能有效提高薄膜产品的质量，且操作方便，可视性和可维护性好，对于有效提高国产薄膜成套生产设备的行业竞争力有实际意义，具有较大的应用价值。
薄膜厚度控制;MCGS;MATLAB;DDE;PID
广西师范大学
硕士
电路与系统
蒋品群
2010
中文
TP273
2014-05-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）