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智能配肥装置称重系统的设计与试验研究

施诗  
【摘要】:本研究综合运用CAD技术、PLC控制技术、传感器信号采集与处理技术、模糊控制理论与技术,设计了可实现最多4种肥料单独称重、同时配肥的智能配肥装置称重系统。结合模糊PID控制理论,设计开发了称重系统的模糊PID控制器,并运用Matlab SIMULINK工具箱搭建仿真平台,对模糊PID控制器与PID控制器进行对比仿真。通过对称重传感器标定试验,降低因称重传感器自身误差引起的配肥误差,并通过整机误差试验,对系统控制精度进行研究。主要研究内容包括:1、针对我国配肥机械所存在的效率低、误差大的问题,提出了一种新的称重方式——间接称重,并提出了以PLC为主控制器的称重控制系统的设计方案。主要创新点在于4个原料储料仓能独立加料、单独称重、同时配肥、单独控制。该智能配肥装置不仅能按照不同的配料配比进行称重配肥,而且累计误差小,精度高,工效高。2、应用模糊控制理论与技术,设计了称重系统的模糊PID控制器,完成了对控制器各参数的选择与定义。应用Matlab模糊逻辑工具箱、SIMULINK工具箱,完成了称重系统的模糊PID控制器的建模与仿真。针对模糊PID控制和PID控制分别进行仿真,分析结果可知,模糊PID控制系统响应速度快,精度高,超调量小。3、开展称重传感器误差标定试验和整机误差试验。在称重传感器误差标定试验中,分别测定在加载/卸载标准砝码时,称重传感器的测量信号值与标准砝码质量值之间的误差。整机共选用12个称重传感器,共12路称重传感器信号。对不同量程和不同精度的称重传感器分别进行测试,每组试验重复3次。通过试验获得相应称重传感器的标定系数和最大误差值,传感器最大误差在0.47%左右,标定系数在0.998左右。在整机误差测定试验中,以配肥总质量和配肥种类为变量,测定了不同配肥总质量、不同配肥种类时整机的误差。该实验对比了传统PLC控制的样机与有模糊PID控制器的PLC控制样机的配肥精度,分析数据可知后者整体配肥精度大幅度提高,整体误差维持在1.85%。


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