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基于模糊遗传PID的育果袋机纸带张力控制研究

资 源 简 介

我国虽然是水果生产大国，但与欧美国家相比，水果产品存在出口难和价格低等现实问题，问题出现的根源在于水果品质较差。影响水果品质的主要原因:一个是生长环境，另一个是套袋技术。目前我国水果种植业虽然采用了套袋栽培技术，但是由于育果袋的质量较差，导致水果品质还是低于国际水平，因此，如何改善育果袋的质量成为当前人们最为关心的问题。

  在育果袋的实际生产中发现合理的调节纸带张力可以有效的提高育果袋的质量。为了降低育果袋的生产成本和提高育果袋的品质，就必须为育果袋机增设张力控制装置。运行中的纸带其张力受多个因素的影响，为了明确影响纸带张力的因素具体有哪些，本文对纸带张力的形成原理进行了分析研究，由纸带张力推导公式，得知纸带的速度和纸卷卷径的变化对纸带张力的变化影响较大。

  为了确保运行中的纸带能够维持恒定的张力，育果袋机的张力控制系统需要向智能化方向发展，摆脱传统的机械式控制。本文设计了一种以ATmega16为核心的张力控制系统，该系统的硬件电路主要包括检测电路、控制电路、驱动电路及电源电路，其中检测电路主要由张力传感器和张力信号采集电路组成，控制电路主要由单片机、A/D转换电路和磁粉制动器组成。为了保证系统的控制更加精确，本文将智能控制策略应用到系统的软件设计上。通过设计的软件程序来协调各硬件电路间的联系。

  针对育果袋机生产过程中纸带张力的变化特性，本文提出了一种新的控制方法—模糊遗传PID。该方法可以解决控制器参数难以确定的问题。通过MATLAB仿真工具对模糊遗传PID进行运行仿真，从仿真结果得知，模糊遗传PID对于纸带张力控制是非常有效的。它既可以加快系统的相应速度，又可以改善系统的动态和静态特性，最为显著的是系统无超调。因此，该方法是一种难得的纸带张力控制方法。

  通过对系统的试验分析，可以获得下述结论:

  (1)在外界干扰存在的情况下，系统仍能正常工作，说明该系统具有较好的稳定性和抗干扰能力。

  (2)系统的相应参数可以实时改变，以满足不同纸质材料的控制要求，并且该系统结构简单，易于操作。

  (3)在张力控制上，该系统可以及时调整纸带张力的大小，使生产的育果袋与理论果袋基本一致，从而满足用户的需要，因此，对育果袋机有一定的应用价值。

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