基于CAN總線(xiàn)的模糊PID張力控制系統

引言

目前，CAN(controller ai'ca net)總線(xiàn)技術(shù)與PID技術(shù)作為一種成熟的技術(shù)被廣泛的應用于工業(yè)、紡織、汽車(chē)等領(lǐng)域。CAN總線(xiàn)技術(shù)又稱(chēng)控制器局域網(wǎng)技術(shù)，是一種多主方式的串行通信總線(xiàn)技術(shù)，具有靈活方便、通信速率高、抗干擾能力強、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應用于工業(yè)遠距離數據采集與控制過(guò)程中。

PID技術(shù)作為一種目前廣泛應用的成熟技術(shù)，具有穩定性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于流量、溫度、液位控制等領(lǐng)域。但由于PID控制在受到外界干擾時(shí)，很容易導致超調過(guò)大甚至引起震蕩等缺點(diǎn)，從而使得該系統的動(dòng)態(tài)性能及魯棒性變差。

本文通過(guò)結合CAN總線(xiàn)技術(shù)與模糊PID控制技術(shù)很好的解決了紡織機在送經(jīng)過(guò)程中對經(jīng)線(xiàn)張力的控制。通過(guò)CAN總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現SH7047高速單片機與伺服驅動(dòng)器來(lái)控制電機轉矩的目的，通過(guò)simulink的在線(xiàn)仿真證明了該系統具有很好的穩定性、魯棒性及可靠性等優(yōu)點(diǎn)。

1 CAN總線(xiàn)系統控制原理

本文充分考慮系統的抗干擾性、可靠性及對現場(chǎng)設備的遠距離數據采集和控制通信等特點(diǎn)。設置了以SH7047高速單片機為主控芯片，實(shí)現上位機HMI及私服驅動(dòng)器的控制。通過(guò)上位機友好的人機界面實(shí)現對整個(gè)織機運動(dòng)過(guò)程的參數設置，例如(緯密度、張力值、編碼器的脈沖值等)，如圖l所示，CAN總線(xiàn)高速高檔織機電控系統框圖。

圖1 CAN總線(xiàn)高速高檔織機電控系統框圖

2 模糊PID控制器的原理及實(shí)現

2.1 模糊PID控制器的原理

模糊PID控制是在傳統PID控制的基礎上對PID參數(K。K。KD)在線(xiàn)整定。通過(guò)輸入量的模糊化、模糊規則運算、反模糊化來(lái)實(shí)現對PID參數的整定。如圖2所示。

圖2模糊PID系統框圖

在實(shí)際系統中，動(dòng)態(tài)送經(jīng)張力控制是指織機運行時(shí)的張力控制。由于卷取的輸入值近似為一個(gè)常數，而在實(shí)際中，由于微分項對于快變信號很敏感，而紗線(xiàn)的張力變化是一個(gè)周期性的變化過(guò)程，在打緯的前后變化很大。這樣對于控制提出了很高的要求。在實(shí)際中我們可以考慮選用模糊PID控制的方法。模糊PID控制是基于模糊控制的基礎上通過(guò)根據不同的E和EC，對于K KI KD參數進(jìn)行在線(xiàn)自整定，其結構由常規控制器及模糊推理兩部分組成。