基于ARM及PID神经元网络的注塑机控制器设计与研究

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现代注塑机的发展重点在于提高控制水平和整机自动化程度,以及整机优化设计和加工工艺的改进方面,以满足对于注塑制品质量及节能的要求。随着自动化技术、计算机技术和电子技术的发展,注塑机行业得到了飞速的发展,同时,注塑机控制技术亦成为该领域中的一个研究热点。注塑机控制器是注塑机的心脏,它控制着注塑机的各种过程动作,实现对温度、时间、位置、压力和流量等进行有效的控制与调节。注塑机控制器主要由各种继电器元件、各种电子元件、各种检测元件及自动化仪表所组成,它同液压系统紧密结合,共同实现对注塑机工艺过程的精确与稳定控制。论文在对注塑机电控系统进行详细分析的基础上,提出了利用PID神经元网络控制算法对塑机料筒温度进行控制的方法,并对该方法进行了仿真分析,接着阐述了基于ARM处理器LPC2138的注塑机控制器的软硬件设计,最后对系统的运行调试方法进行了介绍。注塑机料筒加热系统是一个具有大惯性、大迟延和时变特性的复杂控制对象,常规的串级PID控制系统很难取得较好的调节品质,而使用基于PID神经元网络的料筒温度控制策略可以获得很好的控制效果。仿真结果表明,与传统PID控制相比,PID神经元网络控制不仅改善了系统的动态性能,而且在一定程度上也克服了热工对象的时变性对控制效果的影响。针对注塑机的特点及实际控制要求,控制器的硬件总体设计方案采用了双ARM处理器的主——从结构方式,该方案可以实现对任务的合理分配,从而保证工艺过程控制更加实时、精确、可靠。主机部分主要包括键盘输入电路和液晶显示电路;从机主要包括温度检测电路、位移量输入检测电路以及比例阀输出控制电路等。键盘输入电路采用了专用的键盘管理器件ZLG7290,液晶显示选用了320×240的点阵式液晶模块。温度检测电路中采用仪表放大器AD620对热电偶信号进行放大,并通过V/F器件LM331实现模数转换。位移检测电路采用了带有串行接口的模数转换芯片ADS7844,而比例阀输出控制电路的数模转换芯片选用了TLC5620C。在软件设计部分,首先详细介绍IAP技术、分散加载技术和中断嵌套技术等ARM软件设计技术,在此基础上给出了各硬件接口的程序设计流程,其中重点阐述了自动调模的实现方法、PID神经元网络温度控制的程序设计以及RS232串行通讯协议及其程序设计。
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