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1、板形模糊控制技术的发展朱洪涛 吕程 刘相华 王国栋 马文忠 张文学摘 要：简要介绍了模糊逻辑在板形控制中的应用背景、研究状况及发展，探讨了板形模糊控制的策略，为提高板形控制精度提供了新的方案。关键词：模糊逻辑；板形控制；新方案DevelopmentoffuzzytechnologyforshapecontrolZHUHong-tao1,LUCheng1,LIUXiang-hua1,WANGGuo-dong1,MAWen-zhong2，ZHANGWen-xue2.(1.StateKeyLab.of
2、RollingandAutomation,NortheasternUniversity,Shenyang110006,China;2.BaoshanIron&Steel(Group)Co.)Abstract:Theapplicationbackground,researchprogressanddevelopmentoffuzzylogicinshapecontrolarebrief～lyintroduced,andtheshapecontrolstrategyisdiscussed.Inord
3、ertoimproveprecisionofshapecontrol,anewschemeisputforward.Keywords:fuzzylogic;shapecontrol;newscheme1 前言 为改善产品质量及提高生产率，板形控制日益成为钢铁企业面临的重要课题。板形受大量非线性因素，如轧辊原始凸度、弯辊力、轧制速度、温度分布及来料缺陷等的影响。而且，轧制过程的动态特性使控制中难以考虑所有影响因素，因此板形控制十分复杂。 板形控制通常建立在基于数学模型的现代控制理论基础上，但其
4、具有的复杂非线性使得难以建立精确的控制模型。当模型不能很好完成控制工作时，操作者必须手工干预。操作者的经验对于板形控制的稳定进行及精度提高具有重要意义。 随着知识处理技术的发展，智能控制日益实用。在智能控制中，无论是神经网络还是模糊逻辑都是以实际生产数据和操作者的经验为基础的。近年来，模糊逻辑在板形控制中的应用研究得到迅猛发展。2 模糊控制的发展及在板形控制中的导入 自1965年L.A.Zadeh提出模糊集合论以来，逐渐发展产生了模糊控制这一新型控制理论。1974年，Mamdani首先将模糊
5、控制用于锅炉和蒸汽机的控制。此后，模糊控制的发展主要经历了基本模糊控制、自组织模糊控制和智能模糊控制3个阶段。 随着模糊控制技术的发展完善，板形模糊控制的研究日益受到重视。早期研究工作主要集中于一些常规控制方法不能获得较好控制品质的情况，如轧辊喷射冷却模糊控制［1～2］；特殊形式轧机（森吉米尔轧机）的板形控制［3～4］。自1995年以来，韩国科学与技术高等学院的Jong-YeobJung等人就普通六辊轧机的板形控制进行了系列、详细的研究，探讨了利用模糊逻辑进行六辊轧机板形控制的可行性，研究了对
6、称板形的动态及静态控制特性。近来，Jong-YeobJung等已将模糊逻辑应用于控制包括非对称板形在内的任意板形，取得了较大进展［5～6］。我国对板形模糊控制的研究也进行了一定程度的探讨，但距国际先进水平尚有一定差距。3 模糊逻辑在板形控制中的应用3.1 六辊轧机板形模糊控制 六辊轧机辊系由支撑辊、中间辊和工作辊组成。板形控制机构为工作辊及中间辊弯辊。其板形控制系统采用4次多项式来描述板形： （1）式中，x为经过正规化后沿板宽方向各点距中心的距离（-1≤x≤1）；λ1～λ4为板形系数，可用最
7、小二乘法获得。 为描述板形，引入板形参数Λ1～Λ4,非对称板形参数对称板形参数Λ2=λ2+λ4、Λ4=λ2/2+λ4/4。板形参数在模糊控制系统中作为输入量。 定义变量lamp和lamm,lamp=Λ1+Λ2(W/S侧),lamm=-Λ1+Λ2（D/S侧）。其中，lamp和lamm被用来计算非对称板形弯辊加权因子，也作为输入变量被引入系统。 用对称板形参数Λ2和Λ4进行模糊推理，计算工作辊和中间辊的弯辊力（△Fw和△Fi）．在这种情况下，弯辊力在W/S侧和D/S侧是相等的．但是，控制任意板
8、形时，仅用△Fw和△Fi控制具有明显的缺陷。因此，采用2级模糊控制的方式：第1级用Λ2和Λ4计算对称弯辊力，第2级用lamp和lamm计算W/S侧和D/S侧加权弯辊力。图1为对任意板形的模糊控制算法图。图1 六辊轧机任意板形模糊控制算法图 第1级对称板形控制，为提高精度和加速收敛，分粗调和精调2种方式。粗调控制时，输入变量采用三角形隶属度函数，论域为[-7,7],语言变量包括LPB,PB,PM,PS,ZE,NS,NM,NB,LNB。精调控制也采用三角形隶属度函数，语言变量为LN,SN,ZE,S
