模糊PID方法在HC轧机自动厚度控制系统中的应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
【 摘 要ｌ在轧机 的一切精度 指标 中， 厚度 精度是板 材质量 的最为 重要 的指标， 而且 是 国内外不 少冶金 行业 的关注重 点问题 。 在轧制 产品尺 寸精 度 不断提 高的形 势下， 经济 效益也会 有所 上升 。 所 以， 对轧钢 技术 发展主 要是 以 改进 轧制精 度， 性能 ， 增加 品种， 能源 效率等 为 目标 。 通 过 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ／ Ｓ Ｉ ＭＵＬ Ｉ Ｎ Ｋ仿 真工具， 对轧机 自 动厚 度控制 系统进行 了计算机设 计和仿 真。 在此基础 上， 提出了 基 于厚度 自动控制 系统 的模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ控 制方 法， 仿 真结
２模糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 算法 仿 真分 析
通过对ＭＡＴ Ｌ Ａ Ｂ 软件做 了简单的概 述和选取 了样本进行数值 Ｔ（ Ｅ ）： ｛ ＮＢ， ＮＭ， Ｎ Ｓ， Ｚ Ｏ， Ｐ Ｓ ， Ｐ Ｍ， Ｐ Ｂ｝ 的仿真预测 ， 进一步对 本系统的偏差控制的精确性和稳定性展开了 语言规则模块 是一个规则库 。 设Ｅ 是输入 ， 控制Ｙ为输出 ， 规则 试验 ， 验证 了该系统的可行性和稳定性。 在实验 中， 第３ ｏ ｏ ４ － 采样 时间 形式为 ： 控 制器对 系统的实际干扰 数值 为１ ． ０ 。 规则１ ： Ｉ Ｆ Ｅ ，Ｔ ＨＥ Ｎ Ｕ， ， Ｅ Ｌ Ｓ Ｅ Ｐ Ｉ Ｄ 控制对对象模型 的依赖性相对于 模糊Ｐ Ｉ Ｄ 要强一些 ， 当对 规则２ ： Ｉ Ｆ Ｅ Ｔ ＨＥ Ｎ Ｕ ， Ｅ Ｌ Ｓ Ｅ 象模型有所变化 ， 则也会影响到控制效果 。 模糊Ｐ Ｉ Ｄ的模型变化会有 很小的影响 ， 并有一 定的鲁棒性 。 规则ｎ ： Ｉ Ｆ Ｅ ＴＨＥ Ｎ Ｕ Ｅ Ｌ Ｓ Ｅ 总 的来说 ， 发现模糊Ｐ Ｉ Ｄ比普通Ｐ Ｉ Ｄ 在控制上更有效 ， 而当对象 每一条规则可 以建立一个模糊关系Ｒ； 所以系统总的模糊关系 特性 变化有 较强的适 应性 ， 超调量 不大 ， 以及 系统 稳定只需要 更短 Ｒ 为 Ｒ＝ Ｒ． Ｕ Ｒ Ｕ… Ｕ Ｒ 的时间时 ， 系统 的鲁棒性和系统的稳定性也会有所提升 。 在上面 的系统 中 ， 模 糊控 制器是采用误差 来对 系统进行调控 的， 利用模糊控 制网络具 有的非线性映射能力 ， 可以让模糊控制 网 ３结语
一
来自百度文库
中被控对象的控制 ， 通过计算得 出实际的输 出数值和预期的输入值 相 比较 ， 得出系统当前的控 制偏 差数值 范围， 从而让操作 员了解 当 前系统 的误差状态 ， 从而根据输入不同的参数值 实现对系统的偏差 控制 ， 通过不断的参数输入 、 以及实际输出值对 比、 再输入参数调整 的循环实现对 系统 的误差 的控制 。 假设物体的惯性 大时， 系统 的偏 差控 制过程的时间则会延长而且控制 的成效也不怎么有效 。 模糊控制器的输入量是系统的偏差量 。 在计算机控制系统中它 是数字量 ， 是有确定数值 的清晰量。 通过模糊化处理 ， 用模糊语言变 量Ｅ 来描述偏差 ， 若 以Ｔ（ Ｅ ） 记Ｅ 的语言值集合 ， 则有 ： Ｔ（ Ｅ ） ：｛ 负大 ， 负 中， 负小 ， 零， 正小 ， 正 中， 正大 ｝ 或用符号表 示负大 ＮＢ （ Ｎｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ） ， 负 中 ＮＭ（ Ｎｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｒ ｅ Ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ） ， 负小 ＮＳ （ Ｎｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｍａ ｌ １ ） ， 零 Ｚ Ｏ （ Ｚ ｅ ｒ ｏ ） ， 正小 Ｐ Ｓ （ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｍａ ｌ １ ） ， 正中 Ｐ Ｂ（ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ） ， 正大 Ｐ Ｂ（ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ
Ｂ ｉ ｇ ） ， 则：
按模糊控制器 的输入变量的个数 ， 可以分为一维模糊控制器 ， 二维模糊控器和三维模控制器［ ２ １ 。 通常由于 二维 的模糊控 制器在性 能上优于一维模糊控制器 ， 并且模糊控制规则远远小于三维模糊控 制器 ， 因此控制器采用 比较普遍 的二维控 制器 。 模糊控制器的输入 量是压下偏差ｅ ） Ａ偏差变化∞， 输出量是压 下位移 的控制量。 此 时模 糊控制器 的控制量为系统误差和误差变化的非线性 函数 ， 这种模糊 控制器可 以视为一种非线性Ｐ Ｉ Ｄ 控制器。 从线性控制理论可知 ， 单 纯的采用该类模糊控制器的系统可以获得 良好的动态性能 ， 但是无 法 消除系统 的静态误差 。 此外 ， 单纯的采用此类模糊控制器还会产 生极限环振荡现象 ， 原因是有输入量 的模糊化和输 出量的清晰化等 因素使得系统具有多值继电器特性从而引起的。 由线性控制理论可 知， 要消除这种残差 ， 必须在控制器 内引入 积分 分量 。
果充分证 明 了 提 出的控 制方案 是正 确可 靠的 。 【 关键 词 】 模糊Ｐ Ｉ Ｄ５ ｊ ＂ ； ： ￣Ｈ － ｃ 轧机 自 动厚 度 控制 系统 应 用
１ 模糊Ｐ Ｉ Ｄ 控制 器 的 设计
由于模糊控制 网络具有 自身学 习的能力可 以通过其逼进非线性 函 数来进行模拟 ， 利用误差来调整连接权可使 １ ． １模 糊 控 制 原 理 ｅ ＝ Ｙ￣０ （ ３ ） 模糊Ｐ Ｉ Ｄ 控制办法最大的特点是通过模糊的论域对 系统的状态 其实这是一种通过逆过程得到 目标 函数的方法 。 利用模糊控制 进行定性 ， 即是通过模糊的词语阐述当前系统出现的偏差的状态… 。 是利用模糊控制 的重要思路 。 般控制系统 中往往要有两个部件 ， 其一是指受控对象 ， 其二 的学习算法实现过程的逆运算 ， １ ． ２模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 器 的 结 构 是控 制器 。 通过模型而进行控制 ， 实际的通过 函数公 式实现对系统
ｌ ４
工艺设计改造及检测检修 １ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
～
ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｏｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ
模糊Ｐ Ｉ Ｄ 方法在ＨＣ 轧机 自动厚度控制系统中的应用
王 琦
（ 河北联合大学电气工程学院， 河北唐 山 ０ ６ ３ ６ ０ ０ ）
２模糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 算法 仿 真分 析
通过对ＭＡＴ Ｌ Ａ Ｂ 软件做 了简单的概 述和选取 了样本进行数值 Ｔ（ Ｅ ）： ｛ ＮＢ， ＮＭ， Ｎ Ｓ， Ｚ Ｏ， Ｐ Ｓ ， Ｐ Ｍ， Ｐ Ｂ｝ 的仿真预测 ， 进一步对 本系统的偏差控制的精确性和稳定性展开了 语言规则模块 是一个规则库 。 设Ｅ 是输入 ， 控制Ｙ为输出 ， 规则 试验 ， 验证 了该系统的可行性和稳定性。 在实验 中， 第３ ｏ ｏ ４ － 采样 时间 形式为 ： 控 制器对 系统的实际干扰 数值 为１ ． ０ 。 规则１ ： Ｉ Ｆ Ｅ ，Ｔ ＨＥ Ｎ Ｕ， ， Ｅ Ｌ Ｓ Ｅ Ｐ Ｉ Ｄ 控制对对象模型 的依赖性相对于 模糊Ｐ Ｉ Ｄ 要强一些 ， 当对 规则２ ： Ｉ Ｆ Ｅ Ｔ ＨＥ Ｎ Ｕ ， Ｅ Ｌ Ｓ Ｅ 象模型有所变化 ， 则也会影响到控制效果 。 模糊Ｐ Ｉ Ｄ的模型变化会有 很小的影响 ， 并有一 定的鲁棒性 。 规则ｎ ： Ｉ Ｆ Ｅ ＴＨＥ Ｎ Ｕ Ｅ Ｌ Ｓ Ｅ 总 的来说 ， 发现模糊Ｐ Ｉ Ｄ比普通Ｐ Ｉ Ｄ 在控制上更有效 ， 而当对象 每一条规则可 以建立一个模糊关系Ｒ； 所以系统总的模糊关系 特性 变化有 较强的适 应性 ， 超调量 不大 ， 以及 系统 稳定只需要 更短 Ｒ 为 Ｒ＝ Ｒ． Ｕ Ｒ Ｕ… Ｕ Ｒ 的时间时 ， 系统 的鲁棒性和系统的稳定性也会有所提升 。 在上面 的系统 中 ， 模 糊控 制器是采用误差 来对 系统进行调控 的， 利用模糊控 制网络具 有的非线性映射能力 ， 可以让模糊控制 网 ３结语
一
来自百度文库
中被控对象的控制 ， 通过计算得 出实际的输 出数值和预期的输入值 相 比较 ， 得出系统当前的控 制偏 差数值 范围， 从而让操作 员了解 当 前系统 的误差状态 ， 从而根据输入不同的参数值 实现对系统的偏差 控制 ， 通过不断的参数输入 、 以及实际输出值对 比、 再输入参数调整 的循环实现对 系统 的误差 的控制 。 假设物体的惯性 大时， 系统 的偏 差控 制过程的时间则会延长而且控制 的成效也不怎么有效 。 模糊控制器的输入量是系统的偏差量 。 在计算机控制系统中它 是数字量 ， 是有确定数值 的清晰量。 通过模糊化处理 ， 用模糊语言变 量Ｅ 来描述偏差 ， 若 以Ｔ（ Ｅ ） 记Ｅ 的语言值集合 ， 则有 ： Ｔ（ Ｅ ） ：｛ 负大 ， 负 中， 负小 ， 零， 正小 ， 正 中， 正大 ｝ 或用符号表 示负大 ＮＢ （ Ｎｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ） ， 负 中 ＮＭ（ Ｎｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｒ ｅ Ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ） ， 负小 ＮＳ （ Ｎｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｍａ ｌ １ ） ， 零 Ｚ Ｏ （ Ｚ ｅ ｒ ｏ ） ， 正小 Ｐ Ｓ （ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｍａ ｌ １ ） ， 正中 Ｐ Ｂ（ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｍｅ ｄ ｉ ｕ ｍ） ， 正大 Ｐ Ｂ（ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ
Ｂ ｉ ｇ ） ， 则：
按模糊控制器 的输入变量的个数 ， 可以分为一维模糊控制器 ， 二维模糊控器和三维模控制器［ ２ １ 。 通常由于 二维 的模糊控 制器在性 能上优于一维模糊控制器 ， 并且模糊控制规则远远小于三维模糊控 制器 ， 因此控制器采用 比较普遍 的二维控 制器 。 模糊控制器的输入 量是压下偏差ｅ ） Ａ偏差变化∞， 输出量是压 下位移 的控制量。 此 时模 糊控制器 的控制量为系统误差和误差变化的非线性 函数 ， 这种模糊 控制器可 以视为一种非线性Ｐ Ｉ Ｄ 控制器。 从线性控制理论可知 ， 单 纯的采用该类模糊控制器的系统可以获得 良好的动态性能 ， 但是无 法 消除系统 的静态误差 。 此外 ， 单纯的采用此类模糊控制器还会产 生极限环振荡现象 ， 原因是有输入量 的模糊化和输 出量的清晰化等 因素使得系统具有多值继电器特性从而引起的。 由线性控制理论可 知， 要消除这种残差 ， 必须在控制器 内引入 积分 分量 。
果充分证 明 了 提 出的控 制方案 是正 确可 靠的 。 【 关键 词 】 模糊Ｐ Ｉ Ｄ５ ｊ ＂ ； ： ￣Ｈ － ｃ 轧机 自 动厚 度 控制 系统 应 用
１ 模糊Ｐ Ｉ Ｄ 控制 器 的 设计
由于模糊控制 网络具有 自身学 习的能力可 以通过其逼进非线性 函 数来进行模拟 ， 利用误差来调整连接权可使 １ ． １模 糊 控 制 原 理 ｅ ＝ Ｙ￣０ （ ３ ） 模糊Ｐ Ｉ Ｄ 控制办法最大的特点是通过模糊的论域对 系统的状态 其实这是一种通过逆过程得到 目标 函数的方法 。 利用模糊控制 进行定性 ， 即是通过模糊的词语阐述当前系统出现的偏差的状态… 。 是利用模糊控制 的重要思路 。 般控制系统 中往往要有两个部件 ， 其一是指受控对象 ， 其二 的学习算法实现过程的逆运算 ， １ ． ２模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 器 的 结 构 是控 制器 。 通过模型而进行控制 ， 实际的通过 函数公 式实现对系统
ｌ ４
工艺设计改造及检测检修 １ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
～
ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｏｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ
模糊Ｐ Ｉ Ｄ 方法在ＨＣ 轧机 自动厚度控制系统中的应用
王 琦
（ 河北联合大学电气工程学院， 河北唐 山 ０ ６ ３ ６ ０ ０ ）