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基于卡尔曼滤波的张力控制系统研究

作　者: 顾学东
导　师: 钱晓龙；余银良
学　校: 东北大学
专　业: 控制工程
关键词: 拉丝机张力控制 PLC 卡尔曼滤波
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

钢丝在国民经济中占有重要的地位。拉丝机是金属制品制造的主要生产设备之一,它是整个钢丝绳制造生产过程中最重要的环节,对提高钢丝质量具有重要影响。本文详细地介绍了各种规格型号的拉丝机及其优缺点,阐述了拉丝机的原理、工艺和设备的情况。指出张力控制系统在拉丝机控制系统中的重要作用。并根据现场环境以及前张力、后张力等外界干扰的特点,在张力控制系统中添加卡尔曼滤波算法,有效的抑制了噪声干扰,提高了系统的稳定性。本文的研究内容包括：通过对拉丝机的组成和分类对比,介绍了活套式拉丝机,传统直进式拉丝机以及现代直进式拉丝机,讲述了现代直进式拉丝机的工作原理以及设备的工艺参数,总结出拉丝机控制系统的核心部分为钢丝的张力控制。在分析钢丝张力的产生原理以及控制方法的基础上,建立以张力PID控制系统为核心的拉丝机数学模型,为张力控制系统的仿真奠定了基础。由于现场环境复杂,在实际的控制系统中不可避免地存在噪声干扰,因此本文在传统的张力PID控制系统中加入卡尔曼滤波控制算法,通过卡尔曼滤波算法将现场的噪声干扰滤掉,有效地提高了系统的稳定性。仿真结果表明基于卡尔曼滤波的张力控制系统要明显地好于传统的PID控制方法,有效的抑制了干扰,使系统有了较快的响应速度,同时也保证了控制精度,满足现场未来发展的需要。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 拉丝机张力控制系统研究现状  10-15
  1.3 本文的主要研究内容  15-17
第二章拉丝机控制张力控制系统  17-35
  2.1 拉丝机简介  17-23
    2.1.1 拉丝机的组成  17-18
    2.1.2 拉丝机的分类  18-23
  2.2 拉丝机的工作原理  23-26
    2.2.1 直进式拉丝机电气工作原理的数学模型  23-24
    2.2.2 直进式拉丝机电气系统的调节  24-26
    2.2.3 直进式拉丝机系统工业总线特点  26
  2.3 生产过程中设备与工艺常用的参数  26-29
  2.4 拉丝机的功率校核的方法  29-32
    2.4.1 卷筒可无级调速的拉丝机  30-31
    2.4.2 卷筒不可无级调速的拉丝机  31-32
  2.5 本章小结  32-35
第三章拉丝机张力控制系统  35-49
  3.1 引言  35
  3.2 张力模型研究  35-46
    3.2.1 张力控制原理  35
    3.2.2 张力的产生与基本概念  35-38
    3.2.3 钢丝张力控制方法  38-46
  3.3 拉丝机张力模型建立  46-48
    3.3.1 拉丝机机构分析  46-47
    3.3.2 拉丝机张力模型  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章拉丝机张力系统卡尔曼滤波控制器设计  49-55
  4.1 拉丝机张力控制中存在的问题  49
  4.2 基于卡尔曼滤波张力控制算法基础  49-51
  4.3 基于Kalman滤波的张力控制算法  51-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章基于卡尔曼滤波的张力控制系统仿真  55-59
  5.1 拉丝机张力卡尔曼滤波器控制设计  55-56
  5.2 基于卡尔曼滤波张力控制系统仿真  56-58
  5.3 本章小结  58-59
第六章结论与展望  59-61
  6.1 结论  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-64
致谢  64

基于卡尔曼滤波的张力控制系统研究

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