模糊控制在可逆式四辊轧机液压AGC系统中的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第180期)机械工程与自动化NO．52013年10月MECHANICALENGINEERING&AUT()MAT1()NOct．文章编号：1672-64l3(2Ol3)05—0137—03模糊控制在可逆式四辊轧机液压AGC系统中的应用包野，李玉贵，侯成，王高平(1．太原科技大学机械工程学院，山西太原030024；2．山重建机有限公司，山东临沂276000)摘要：为了进一步提高四辊轧机液压AGC系统的厚度控制精度，将传统的PID控制与模糊控制相结合，设计了一种参数自调节的模糊自适应PID控制器。该控制器通过分析偏差和偏差变化率，利用模糊逻辑实现PID

2、参数在线自动调节。经MATLAB仿真表明，其控制效果优于传统的PID控制，具有良好的动、静态特性及较强鲁棒性。关键词：液压AGC系统；模糊自适应PID控制；MATLAB仿真中图分类号：TP273：TG33文献标识码：A0引言文献[53。常规PID控制由于原理简单、使用方便、适用性参数自适应模糊PID控制系统结构见图l，其中好和具有很强的鲁棒性，在工业过程控制中得到了广k为比例系数，k为微分系数，k为积分系数。它是泛的应用[1]。但PID控制对被控对象的数学模型依在传统PID控制的基础上，应用模糊逻辑推理理论建附性强，通过整定方法确定的PID调节参数，只适用立起来的。以系统的反馈值和目标值的误差

3、()及误于一种工况。液压AGC系统是厚度控制的重要分支差变化率de／dt作为模糊控制器的输入，通过模糊化、之一，其控制过程具有非线性、时变性、大惯性等特点，模糊推理、解模糊化等过程，输出控制参数的调节量难以建立精确的数学模型，应用传统的PID控制器不k、k、k，并作用于PID控制器，实现控制参数的在线能达到理想的控制效果[2]，而模糊控制的优点是不要自整定过程。求被控对象有精确的数学模型，将操作人员(专家)长期实践积累的经验知识用控制规则模糊化，然后运用模糊推理便可实现最优控制。本文结合了PID控制和模糊控制的优点，将模糊自适应控制应用于液压AGC系统，使系统的控制性能得到了完善。1可逆式四辊

4、轧机液压AGC系统位置控制的数学模型液压AGC系统位置闭环控制是将输出信号与输入信号相比较，得到位置控制的系统误差，通过多次的图1模糊目适应PID控制的结构图反馈控制将误差逐渐减小为零，即输出能更准确地反3参数自适应模糊PID控制设计映输入，实现高精度的位置控制过程。由图1可知，自适应模糊PID控制为双输入、三根据液压AGC系统位置控制原理、各个元件的输出系统，其中输人量为厚度误差e()和误差变化率传递函数【3“及可逆式四辊轧机控制系统的参数，得de／dt，其实际范围分别为[一90m，+90m]和到系统开环传递函数为：[一12／zm，+12m]，基本论域都为[一6，+6]，则量化因子分别为1／

5、15和0．5。自适应模糊PID控制器G(丽音。的输出量为Ak、Ak、Ak，其实际范围均为[一0．3，2参数自适应模糊PID控制原理+0．3]，设定的基本论域都为[一6，+6]，则比例因子PID控制器由比例环节、积分环节和微分环节组为1／20。隶属度函数比较窄瘦时，控制较灵敏；隶属成，PID控制器的基本原理和各个环节的作用见参考函数比较宽胖时，系统的稳定性越好。本文中输入、输收稿日期：2013—03—07；修回日期：2Ol3—04—18作者简介：包野(1987一)，女，吉林舒兰人，在读硕士研究生，研究方向为重型机械结构优化设计。学兔兔www.xuetutu.com·138·机械工程与自动化201

6、3年第5期出变量的模糊子集均为{NB，NM，NS，Z，PS，PM，4系统的仿真研究PB)，子集中各元素分别代表{负大，负中，负小，零，正4．1建立参数自适应模糊PID控制的仿真模型小，正中，正大)。隶属函数则采用两侧为高斯函数、中当系统为传统的PID控制时，通过Z—N整定方间为三角函数。模糊控制规则是模糊控制器的核心，法，得到PID控制器的初步整定参数k。=2O、忌一规则的正确与否直接影响控制器的性能。控制规则是0．25、k一0。然后根据液压AGC位置控制的过程和基于操作人员积累的控制经验和领域专家的有关专业参数自适应模糊PID的控制原理，应用MATLAB中知识，经长期的优化整定而建立的。本文

7、中模糊控制的Simulink工具箱搭建系统的仿真模型，如图2所规则表借鉴了参考文献[6，7]，然后应用重心法进行解示。图3为自适应模糊PID控制的子系统。模糊化，权重值设为l。图2单位阶跃响应的模糊PID控制系统图1．21．00．8銎0．40．2图3模糊PID控制的子系统OO．5l1．54．2仿真结果分析t／st／s设置仿真时间为2S，采用odel4x求解方法，开始图4系统阶跃响应曲线图5系统误差