基于CAN总线的模糊PID张力控制系统

引言

目前，CAN(controller ai'ca net)总线技术与PID技术作为一种成熟的技术被广泛的应用于工业、纺织、汽车等领域。CAN总线技术又称控制器局域网技术，是一种多主方式的串行通信总线技术，具有灵活方便、通信速率高、抗干扰能力强、可靠性高等优点，而被广泛应用于工业远距离数据采集与控制过程中。

PID技术作为一种目前广泛应用的成熟技术，具有稳定性高、使用方便等优点，被广泛应用于流量、温度、液位控制等领域。但由于PID控制在受到外界干扰时，很容易导致超调过大甚至引起震荡等缺点，从而使得该系统的动态性能及鲁棒性变差。

本文通过结合CAN总线技术与模糊PID控制技术很好的解决了纺织机在送经过程中对经线张力的控制。通过CAN总线技术实现SH7047高速单片机与伺服驱动器来控制电机转矩的目的，通过simulink的在线仿真证明了该系统具有很好的稳定性、鲁棒性及可靠性等优点。

1 CAN总线系统控制原理

本文充分考虑系统的抗干扰性、可靠性及对现场设备的远距离数据采集和控制通信等特点。设置了以SH7047高速单片机为主控芯片，实现上位机HMI及私服驱动器的控制。通过上位机友好的人机界面实现对整个织机运动过程的参数设置，例如(纬密度、张力值、编码器的脉冲值等)，如图l所示，CAN总线高速高档织机电控系统框图。

图1 CAN总线高速高档织机电控系统框图

2 模糊PID控制器的原理及实现

2.1 模糊PID控制器的原理

模糊PID控制是在传统PID控制的基础上对PID参数(K。K。KD)在线整定。通过输入量的模糊化、模糊规则运算、反模糊化来实现对PID参数的整定。如图2所示。

图2模糊PID系统框图

在实际系统中，动态送经张力控制是指织机运行时的张力控制。由于卷取的输入值近似为一个常数，而在实际中，由于微分项对于快变信号很敏感，而纱线的张力变化是一个周期性的变化过程，在打纬的前后变化很大。这样对于控制提出了很高的要求。在实际中我们可以考虑选用模糊PID控制的方法。模糊PID控制是基于模糊控制的基础上通过根据不同的E和EC，对于K KI KD参数进行在线自整定，其结构由常规控制器及模糊推理两部分组成。