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果蔬自动包装机控制系统设计与研究

石磊  
【摘要】:果蔬是世界上仅次于粮食的农产品。我国又是果蔬生产大国,种植资源丰富,有着悠久的栽培历史,是世界上许多果蔬的发源地。随着国民生活水平的提高,人们对果蔬的需求量越来越大,对果蔬的质量和安全要求也越来越高。近年来,食品安全问题受到前所未有的重视,包装精美、品质安全的蔬菜水果也日益受到消费者青睐。为提高蔬菜水果的包装速度和质量,有必要研发能够实现自动包装蔬菜水果的包装机械。 针对目前国内果蔬包装机械化水平不高、包装效果不尽人意的问题,通过对果蔬自动包装特点的深入研究,制定包装机自动包装策略,并根据包装策略设计高效合理的执行机构,完成相关机构和控制系统的设计。本项目是在研究与分析现有包装机技术基础上,设计与开发出一种能够实现对水果、蔬菜等产品进行自动化包装的包装机械。所开发的果蔬自动化包装机是集机、电、仪、气、光等多种学科于一体、结构复杂、技术含量高、能够最大限度的提高包装的质量与精度,有效的克服水果、蔬菜手工包装速度慢、质量不稳定的弊病,在提高生产效率的同时,显著降低成本,提高产品的市场竞争力。 本文对果蔬自动包装机的基本工作流程、基本机构作了简要概述。设计了由四个伺服电机分别控制送膜轴、送料轴、纵封牵引轴、端封轴的四伺服果蔬自动包装机。此外对以可编程控制器为核心的控制系统作了基础的设计。设计了简易可行的人机交互界面。对果蔬自动包装机的温度控制原理作了简要概述后,着重研究了单神经元PID控制算法在果蔬自动包装机温控系统中的应用,从应用结果看,单神经元PID控制算法在其温控系统中取得了良好的效果,使得温度控制器预先设定的温度与实际温度的误差保持在很小的范围内。 最后针对果蔬自动包装机多轴的同步控制,制定了果蔬自动包装机同步补偿控制系统,并且分别将经典PID控制算法与神经网络PID控制算法应用其中,比较两种控制算法的出的阶跃响应曲线。最终得出果蔬自动包装机同步控制策略的最优为神经网络PID控制策略。


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