專業的流量儀表資料網

一種模糊變參數控制方法2004年9月(1)

摘要  以某1270冷帶軋機改造為背景,闡述了一種基于模糊控制及PID控制的復合控制對于時滯系統進行有效控制的途徑。在計算機上用Matlab對其進行仿真后取得了很好的效果,并且已經將它應用于實際。

關鍵詞  Fuzzy-PID 時滯系統  計算機仿真  軋機控制

0 前言

  當前,國內有許多軋鋼廠的軋機都是電動壓下機構,為提高軋鋼機精度,一般應對措施是進行軋機改造,將電動壓下機構改造成為電液侍服機構。普通PID基本能滿足粗軋的要求,但是由于精軋機對控制器要求很高,并且由于檢測機構所帶來的不可消除的滯后,嚴重地影響了軋機的性能。我們所進行改造的軋機同樣也存在上面的情況;谝陨显,本文考慮運用模糊控制與經典PID結合,在不增大上升時間的情況下壓縮系統的超調量和調整時間。

1 液壓AGC系統總體結構和液壓位置閉環數學模型

  液壓AGC系統主要包括位置閉環、壓力閉環、厚度監控環[1]。當軋制壓力在允許范圍內變化時,AGC系統采用液壓缸位置閉環,由位移傳感器測量液壓缸位移量構成反饋閉環控制。當軋制壓力超過允許范圍時,系統為了防止液壓缸過載將切換到壓力控制,以犧牲輥縫為代價,確保液壓缸在軋制過程中不過壓。由于厚度和輥縫、軋制力、張力、速度、溫度等多種因素有關,單靠設定缸位移大小無法準確反映出口厚度,為此在出口側裝有測厚儀和測量帶材軋制速度的光電編碼器,利用厚度監控環節對位置閉環的缸位移設定值進行修正,從而準確反映出口厚度。圖1為液壓AGC系統結構圖。

                    圖1 液壓AGC系統結構圖

液壓位置閉環由伺服放大器、伺服閥、液壓缸及位移傳感器構成。

1.1 侍服放大器

   伺服放大器將系統輸入信號與反饋信號的偏差轉換成電流信號,作為電液伺服閥的輸入信號,其傳遞函數為

               

式中: 為放大器增益( 。

1.2 電液伺服閥

電液伺服閥的傳遞函數可取為二階振蕩環節[2]

式中: 為空載流量; 為伺服閥的流量增益; 為伺服閥等效固有頻率; 為伺服閥等效阻尼比。

1.3 液壓缸

由液壓缸動力學方程、伺服閥流量方程和流量連續性方程可得液壓動態模型:

 

式中: 為 活塞有效面積;K為負載運動時的彈性剛度系數; 為總流量壓力系數; 為階環節轉折頻率; 為綜合固有頻率; 為綜合阻尼比。

由上面的分析可得液壓位置閉環被控對象數學模型為

 

 1.4 位移傳感器及二次儀表

         位移傳感器及二次儀表在系統中可視為慣性環節,其傳遞函數為

                               

          式中: 為位移電壓轉換系數; 為時間常數。由于G(s)可以簡化成一個三階模型,本文對三階以上的模型沒有進行研究。

2  模糊控制的基本原理[3]

   模糊(fuzzy)控制是以模糊集合論、模糊數學、模糊語言形式的知識表示和模糊邏輯的規則推理為理論基礎,采用計算機控制技術構成的一種具有反饋通道的閉環結構的數字控制系統。其基本概念是由美國加利福尼亞大學著名教授扎德(L.A.Zadeh)首先提出的,經過20多年的發展,模糊控制理論和應用研究方面均取得重大成功。

   模糊控制不依賴于被控對象的數學模型,而是在總結操作經驗的基礎上實現自動控制的一種手段。它根據人工控制規則組織控制決策表,然后由該表決定控制量的大小。其組成核心是具有智能性的模糊控制器,即根據模糊數學的理論和方法,將操作人員的調整經驗和技術知識總結成為:IF(條件)+THEN(結果)形式的模糊規則,并把這些模糊規則及相關信息參數存入計算機中進行控制。這也是它與一般的PID在原理和方法上完全不同之處。

   模糊控制是經典控制理論發展的高級階段,主要用來解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制,其中包括智能機器人系統、復雜工業過程控制系統、航空航天控制系統、交通運輸系統、汽車駕駛、電梯群控等。實現對生產過程的多模態復合智能控制,其目的是提高系統的魯棒性、容錯性和解決具有嚴重的非線性和不確定系統的控制問題。模糊控制系統包括由模糊量化處理、模糊控制規則、模糊決策、非模糊化處理環節組成的模糊控制器。

   模糊控制除了上述的應用之外,還有著對普通的回路控制器的改造作用。雖然其作用是單回路形式,但其本質卻是多變量控制方式,這對于那些使用多變量控制但是變量無法解耦或者解耦很困難的系統不失為一種補充方法。此外,對于存在滯后、死區等非線性環節的系統也有明顯的作用,本文就是針對此問題所做的研究。


 


無錫求信流量儀表有限公司
技術論文資料平臺提供
以上資料摘錄自《自動化儀表》雜志
電磁流量計 渦街流量計 流量計 蒸汽流量計 渦輪流量計 污水流量計
提醒:轉貼請注明出處

4438全国最大免费观看