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作者：

王鲲

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摘要：

光纤拉丝机是光纤生产的重要设备,影响光纤丝径一致性的一个重要因素在于对拉伸伺服电机的控制效果。为了获得满意的控制效果,设计出基于单片机的光纤拉丝机模糊控制系统;并且对光纤拉丝机控制系统中存在的时滞问题进行了理论分析,设计了基于Smith预估器的模糊控制算法,并将其用于解决时滞所带来的问题。本课题的主要工作包括以下几个方面: 1.在分析光纤拉丝机工作原理的基础上,设计出光纤拉丝机伺服系统和光纤丝径在线检测模块,确定了研究所用伺服电机和系统控制算法。 2.根据操作人员的手动操作经验并结合模糊控制理论,设计出光纤拉丝机的模糊控制算法,并且将该算法应用于光纤拉丝机控制系统中。模糊控制算法的实现采用离线部分运用MATLAB计算出模糊查询表,然后通过在线查表的方式实现模糊控制。 3.为了实现对光纤拉丝机的闭环控制,设计了基于单片机的光纤拉丝机模糊控制系统,实验研究了丝径数据的实时采集、处理及对拉丝伺服电机的控制,实现了拉丝生产过程的自动化;完成了该系统的硬件设计、制作及软件编程、联机调试,取得了满意的控制效果。 4.对光纤拉丝机控制系统中存在的时滞问题进行了相关的理论分析,指出滞后问题会降低系统的稳定性,导致控制系统的控制质量下降,提出用基于Smith预估器的模糊控制算法来抑制光纤拉丝机控制系统中时滞问题。在基于Smith预估器的模糊控制算法理论分析的基础上,设计出各个仿真模块,编写了基于MATLAB的仿真程序对基于Smith预估器的模糊控制算法进行仿真实验,分析对比了采用基本模糊控制算法和采用基于Smith预估器的模糊控制算法的控制效果,可以看出基于Smith预估器的模糊控制算法的控制效果明显优于基本模糊控制算法。

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关键词：

光纤拉丝机；模糊控制；Smith预估器；单片机

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.2007.059088