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染整配色是纺织印染行业的一道关键工序,但对于中国众多印染厂家来说目前仍然采用效率低可靠性也不高的人工配料,采用计算机技术的高精度配料设备已经成为该行业的发展趋势。本文以研制纺织印染行业精密配料设备为工程背景,将迭代学习控制理论和算法应用于开放式染整配色生产线硬件平台上,针对染整配色过程中的技术难点,对染整配色设备的若干关键技术进行了研究。主要内容如下:
⑴对目前国内外自动固体粉末称重设备的特点、应用和发展趋势作了阐述,介绍了迭代学习控制理论的研究内容、现状、发展和应用等问题,并对本文的研究背景和主要内容作了介绍。
⑵对于构成染整配料设备最大非线性环节的螺旋输送机的加料段的固体输送机理进行了分析。并从力矩平衡方面提出对Darnell-Mol固体输送理论进行修正。此外,针对固体非塞流理论计算公式繁多,工程使用困难的缺点,建立了适合工程使用的较精确、方便和直观的五层模型法。
⑶针对一类非线性系统,把闭环PID控制加入高阶学习律,提出一种高阶开、闭环迭代学习控制。然后对于具有初始状态偏差的系统,研究了具有初态学习的高阶开闭环迭代学习律。两种情况都进行了推导迭代学习收敛条件,最后给出算法的仿真结果。
⑷针对以往迭代学习参数选取依靠试凑的情况,给出了一种PID型迭代学习律的参数优化设计方法。然后讨论一种利用系统输入输出数据构造“数据模型”来决定控制初始输入的方法。
⑸根据印染行业的特点和工艺要求,设计了基于总线结构的开放式的自动染整配色生产线控制系统,分别从硬件和软件的角度阐述了控制系统的开放性。然后以此设备为平台,设计了一套基于迭代自学习的控制方法,并在实际生产现场检验了算法的有效性。
⑹对取得的研究成果进行了总结,并展望了需要进一步研究的工作。