【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高精度自动风环控制领域,涉及一种基于多目标优化算法优化模糊规则量表以及以嵌入式系统代替传统的PLC系统的控制方法,具体涉及一种基于FPGA的风环冷却系统控制器及控制方法。
技术介绍
风环是多层共挤吹塑装备的冷却成型部件,对于薄膜表面质量、产量、厚薄、均匀性有极大的影响,其中,薄膜厚薄均匀性是一个很关键的指标,薄膜厚度是否均匀一致是检测薄膜各项性能的基础,倘若一批薄膜厚度不均匀,不但会影响薄膜各处的拉伸强度、撕裂强度、阻隔性,更会影响薄膜的后续加工。因此,通过提高自动风环技术来提高薄膜的均匀性具有重大的意义。但是,风环的控制存在众多的难点,因为自动风环是一种在线实时控制系统,系统被控对象为分布在风环上的若干个电机。由风机送来的冷却气流经风环风室恒压后分配到每个风道上,由电机驱动阀门作开合运动以调整风口及风量的大小,改变模头出料处膜坯的冷却效果,从而控制薄膜厚度。从控制过程看,薄膜厚度变化与电机控制量之间找不到明确关系,不同厚度薄膜以及阀门不同位置厚薄变化与控制量之间呈非线性无规律变化,每调整一个阀门时对相邻点影响都很大,且调整有滞后性,使不同时刻之间又互相关联,对于这种高度非线性、强藕合、时变性和控制不确定性系统,其精确数学模型几乎无法建立,即使能建立数学模型,也非常复杂,难以求解,以致没有实用价值,而传统控制对较确定控制模型控制效果较好,而对于高度非线性,不确定性,复杂反馈信息控制效果很差甚至无能为力;除此之外,国外对自
动风环技术及控制装置实施封锁,使得国内的薄膜生产厂商只能高价购买国外的控制技术以及控制装置,并且控制装置 ...
【技术保护点】
基于FPGA的风环冷却系统控制器,其特征在于:包括基于FPGA平台上的模糊控制量表的IP核;FPGA主控模块;实现与测厚系统通讯的RS422通讯模块;用于输出电机驱动器控制信号的DO模块;用于检测步进电机所驱动阀门开口度的DI模块;用于与上位机通讯的RS485通讯模块;数据处理模块;EEPROM存储模块;用于统一FPGA平台上各单元的操作时序的时钟单元;电机控制量生成模块;用于多个控制器间通讯的CAN通讯模块;用于输入温度传感器和压力传感器的信号的AD模块;用于拓展控制器功能的DA模块;当控制器上电启动后,在时钟单元的驱动下,RS422通讯模块将读取的厚度数据传输给数据处理模块,数据处理模块处理完成后,将处理的数据传输给EEPROM存储模块,存储完成后,RS485通讯模块将数据传输给上位机显示,根据处理的数据查询模糊控制量表的IP核,然后进入电机控制量生成模块,生成的控制量通过DO模块输出,各个硬件模块分布在Altium Designer绘制的电路板上,所有的模块通过电路板的电气连接及软件编程建立起联系。
【技术特征摘要】
1.基于FPGA的风环冷却系统控制器,其特征在于:包括基于FPGA平台上的模糊控制量表的IP核;FPGA主控模块;实现与测厚系统通讯的RS422通讯模块;用于输出电机驱动器控制信号的DO模块;用于检测步进电机所驱动阀门开口度的DI模块;用于与上位机通讯的RS485通讯模块;数据处理模块;EEPROM存储模块;用于统一FPGA平台上各单元的操作时序的时钟单元;电机控制量生成模块;用于多个控制器间通讯的CAN通讯模块;用于输入温度传感器和压力传感器的信号的AD模块;用于拓展控制器功能的DA模块;当控制器上电启动后,在时钟单元的驱动下,RS422通讯模块将读取的厚度数据传输给数据处理模块,数据处理模块处理完成后,将处理的数据传输给EEPROM存储模块,存储完成后,RS485通讯模块将数据传输给上位机显示,根据处理的数据查询模糊控制量表的IP核,然后进入电机控制量生成模块,生成的控制量通过DO模块输出,各个硬件模块分布在Altium Designer绘制的电路板上,所有的模块通过电路板的电气连接及软件编程建立起联系。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的风环冷却系统控制器,其特征在于:基于FPGA平台上的模糊控制量表的IP核,依托于Xilinx公司的FPGA集成开发环境ISE下,通过硬件描述语言VHDL对其进行设计。3.根据权利要求1所述的基于FPGA的风环冷却系统控制器,其特征在于:控制器上的RS422通讯模块对测厚系统进行控制,通过RS422通讯模块实现测厚系统的启动、旋转、移动、停止以及膜厚数据的读取。4.根据权利要求1或3所述的基于FPGA的风环冷却系统控制器,其特征在于:风环冷却系统控制器的数据处理模块对读取的整个圆周的薄膜厚度求平均值、最大值、最小值、极限偏差、方差、标准差,EEPROM存储模块将数据处理
\t模块的数据存储。5.根据权利要求1所述的基于FPGA的风环冷却系统控制器,其特征在于:所述的电机控制量生成模块是对从模糊控制量表的IP核得出的控制量进行处理,处理时结合DI模块读取的阀门位置信息,最后将生成的控制量通过FPGA平台上的DO模块输出。6.根据权利要求1所述的基于FPGA的风环冷却系统控制器,其特征在于:所述的FPGA平台上的与上位机通讯的RS485通讯模块,将膜厚数据的各类信息、通过AD模块读取的温度、压力信息以及系统当前的运行状态传输给上位机并显示。7.根据权利要求1所述的基于FPGA的风环冷却系统控制器,其特征在于:风环冷却系统控制器通过CAN通讯模块实现多个控制器的通讯。8.一种基于FPGA的风环冷却系统控制方法,其特征在于,包括以下步骤:1)将所生产的薄膜材料的...
【专利技术属性】
技术研发人员:梁春燕,尚春阳,庄健,金立英,史栋栋,王野,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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