基于CAN總線的模糊PID張力控制系統(tǒng)

引言

目前，CAN(controller ai'ca net)總線技術(shù)與PID技術(shù)作為一種成熟的技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、紡織、汽車等領(lǐng)域。CAN總線技術(shù)又稱控制器局域網(wǎng)技術(shù)，是一種多主方式的串行通信總線技術(shù)，具有靈活方便、通信速率高、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集與控制過(guò)程中。

PID技術(shù)作為一種目前廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)，具有穩(wěn)定性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于流量、溫度、液位控制等領(lǐng)域。但由于PID控制在受到外界干擾時(shí)，很容易導(dǎo)致超調(diào)過(guò)大甚至引起震蕩等缺點(diǎn)，從而使得該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及魯棒性變差。

本文通過(guò)結(jié)合CAN總線技術(shù)與模糊PID控制技術(shù)很好的解決了紡織機(jī)在送經(jīng)過(guò)程中對(duì)經(jīng)線張力的控制。通過(guò)CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)SH7047高速單片機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的，通過(guò)simulink的在線仿真證明了該系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性、魯棒性及可靠性等優(yōu)點(diǎn)。

1 CAN總線系統(tǒng)控制原理

本文充分考慮系統(tǒng)的抗干擾性、可靠性及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集和控制通信等特點(diǎn)。設(shè)置了以SH7047高速單片機(jī)為主控芯片，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)HMI及私服驅(qū)動(dòng)器的控制。通過(guò)上位機(jī)友好的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)織機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的參數(shù)設(shè)置，例如(緯密度、張力值、編碼器的脈沖值等)，如圖l所示，CAN總線高速高檔織機(jī)電控系統(tǒng)框圖。

圖1 CAN總線高速高檔織機(jī)電控系統(tǒng)框圖

2 模糊PID控制器的原理及實(shí)現(xiàn)

2.1 模糊PID控制器的原理

模糊PID控制是在傳統(tǒng)PID控制的基礎(chǔ)上對(duì)PID參數(shù)(K。K。KD)在線整定。通過(guò)輸入量的模糊化、模糊規(guī)則運(yùn)算、反模糊化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)PID參數(shù)的整定。如圖2所示。

圖2模糊PID系統(tǒng)框圖

在實(shí)際系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)送經(jīng)張力控制是指織機(jī)運(yùn)行時(shí)的張力控制。由于卷取的輸入值近似為一個(gè)常數(shù)，而在實(shí)際中，由于微分項(xiàng)對(duì)于快變信號(hào)很敏感，而紗線的張力變化是一個(gè)周期性的變化過(guò)程，在打緯的前后變化很大。這樣對(duì)于控制提出了很高的要求。在實(shí)際中我們可以考慮選用模糊PID控制的方法。模糊PID控制是基于模糊控制的基礎(chǔ)上通過(guò)根據(jù)不同的E和EC，對(duì)于K KI KD參數(shù)進(jìn)行在線自整定，其結(jié)構(gòu)由常規(guī)控制器及模糊推理兩部分組成。