分析模糊控制器在液压a gc系统中的应用

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1、第43卷第6期有色金属／jn-rVo1．43NO．62014年12月NONFERROUSMETALSPROCESSINGDecember2014模糊控制器在液压AGC系统中的应用叶海(中色科技股份有限公司，河南洛阳471039)摘要：在分析轧机液压AGC系统数学模型的基础上，将模糊控制和PID控制结合起来，设计了模糊自适应PID控制方法。仿真结果表明，模糊自适应PID控制方法的效果明显优于传统的PID控制。关键词：液压AGC系统；PID控制；模糊控制；仿真中图分类号：TG334．94文献标识码：A文章编号：1

2、671—6795(2014)06—0058—03由于轧制工艺的复杂性，AGC系统参数存在不确定性，系统存在着滞后、时变及非线性等特点，常规的Wv(s==忐VWPID控制不易实现此类过程的精确控制。本文将模糊式中，K一电液伺服阀流量增益，(m／s)／A；控制和PID控制两者结合起来，设计了模糊自适应oJ一电液伺服阀的固有频=率，rad／s；PID控制方法，该方法既具有模糊控制灵活、适应性强s一拉普拉斯算子；y—Q的优点，又具有PID控制精度高的特点，仿真结果证一伺服阀阻尼比。明了其有效性。一1．2液压缸一／1液

3、压AGC系统动态模型的建立以Q为输入，以y为输出，液压缸的传递函数为：一1．1伺服阀由于轧辊运动时，系统的增益在两个方向上不丢同，因此要对I>0和<0两种情况分别建立数学模型。式中，y一液压缸的位置输出，m；当≥0，伺服阀的流量方程为：A一液压缸的活塞面积，m；广—————一qL=，P一P。)=CdWX／-~(p一P)；：一负载刚度与阻尼系数之比，rad／s。P当<0，伺服阀的流量方程为：2模糊控制器的设计—qL=，P)=Cd／。。模糊自适应PID是在PID算法的基础上，利用模P糊规则进行模糊推理，查询模糊控

4、制表进行参数调式中，qL一伺服阀负载流量，m／s；整J。PID参数的整定必须考虑到在不同时刻三个参C一伺服阀的流量系数；数的作用以及相互之间的互联关系。模糊自适应PID一伺服阀节流口的面积梯度，m；控制器结构框图如下图1所示J。J9一油液密度，kg／m。；输入、输出变量的隶属度函数为三角形隶属函一阀芯位移，m；数，它们的论域分别为：P一供油压力，Pa；e=[一3，3]，e=[一3，3]，=[一3，3]，p一负载压力，Pa。K=[一3，3]，Kd=[一3，3]伺服阀的数学模型可简化为二阶振荡环节¨0]，其传递函

5、数为：收稿日期：2014—07—07作者简介：叶海(1986一)，男，硕士，助理工程师，主要从事液压系统的设计与研究。第6期有色金属加工59图1模糊自适应PID控制原理图图2模糊自适应控制器的内部结构Fig．1SchematicofadaptivefuzzyPIDcontrolFig．2Internalstructureofadaptivefuzzycont~’oiler由e，ec和△，△和△的模糊控制规则表构造一个两输入(e，e。)三输出(AK，AK，和AK。)模糊控制器，如图2、3。图3液压AGC系统位置

6、内环方框图Fig．3InternalblockdiagramofhydraulicAGCsystem3系统仿真通过仿真工具Simulink逐步校正，最终取Kp=5，3．1AGC系统控制仿真图K1=0．7(图4、5)。■IO矗啦Il口82931~2l——r‘lrIo^0∞∞嘲’’lbJoo1鞭嬉，3m豺32奉'2。8葶+’llCord2一一m一llfc阁10．0t78Il354．#lil：r-1o崩如∞∞o‘+0眙艏’，．’rlo，o‘枷l1l3哟Ia∞2蕾18''1lSwitoh3Tta~rFTtatnt／e

7、rFcant图4系统PID控制阶跃输入仿真图Fig．4SimulationdiagramofstepinputwithPIDcontrol