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在油脂生产工艺中,配料系统是油脂过程控制和质量控制的一个关键环节,也是实现油脂生产过程自动化和配料方案准确实施的一个重要技术手段。因此,在油脂生产工艺中应用先进的称重配料系统,不仅能提高油脂的品质和生产效率,而且可以极大的降低工人的劳动强度和生产成本。本文结合国兴宏大油脂有限公司的油脂配料项目,对配料系统自动化的关键技术进行研究。 本文分析了国内外油脂配料系统的发展现状及其发展趋势,结合油脂配料工艺的流程以及对控制效果的要求,选择了以基于Cortex-M3内核的STM32芯片为硬件控制核心,以uC/OS-II操作系统为软件开发平台的总体设计方案。然后对硬件系统电路进行了详细设计,包括微处理器最小系统电路、信号采集调理电路、输出驱动电路、人机交互电路以及数据存储扩展电路。结合油脂配料控制系统对实时性的要求,在详细阐述了uC/OS-II的任务管理机制的基础上,将uC/OS-II操作系统移植到硬件平台中,并在uC/OS-II操作系统中完成应用任务程序的详细设计,包括信号采集任务、图形显示界面任务、PWM输出任务、模糊PID控制任务等。微处理通过处理从配料现场采集到的信号来控制皮带秤的转速,从而达到精确配料的控制效果。 针对油脂配料中被控变量有一定的非线性和滞后性,数学模型难以建立,经典PID控制参数难以整定的情况,本文在配料系统中运用模糊控制和PID控制相结合的控制方法。利用模糊控制具有不依赖对象数学模型,对参数变化不敏感,鲁棒性强的特点来改善控制效果,并通过MATLAB仿真对比来验证模糊PID控制算法相对于经典PID控制算法的优越性。 与传统油脂配料系统相比,本文设计的基于uC/OS-II的油脂配料控制系统成本更低、配料精度更高、实时性更强、操作更方便、开发周期更短、人机交互图形界面更加友好。