基于自适应遗传算法优化的模糊PID控制在实验轧机中的应用研究.pdf

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1、2011年9月机床与液压Sep．2011第39卷第17期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．39No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．17．008基于自适应遗传算法优化的模糊PID控制在实验轧机中的应用研究温良，杨明国，贺小峰，罗亮，陈威(1．华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074；2．海军驻武汉三江航天集团军代表室，湖北孝感432100)摘要：轧机板厚控制系统是一个具有非线性和时变特性的复杂系统，采用普通PID控制往往难以取得满意的控

2、制效果。针对Hille100实验轧机，建立其简化的数学模型，并采用模糊PID控制策略对其进行控制。模糊控制规则是模糊PID控制器设计的关键，采用自适应遗传算法(AGA)对其进行优化。仿真结果表明：优化后的模糊PID控制器具有更好的动态响应特性，控制效果得到了进一步改善。关键词：模糊PID控制；模糊控制规则；自适应遗传算法；优化中图分类号：TH137文献标识码：B文章编号：1001—3881(2011)17—026—4ApplicationofFuzzyPIDControlBasedonAGAinExper

3、imentalRollingMillWENLiang，YANGMingguo，HEXiaofeng，LUOLiang，CHENWei。(1．HuazhongUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei430074，China；2．NavalRepresentativeOficeinSanjiangSpaceGroup，XiaoganHubei432100，China)Abstract：Rollingmillgaugecontrolsystemisnonlinear

4、andtime—varying．It’SdificultforPIDcontrollertogetsatisfactorycon—troleffect．ThesimplifiedmathmodelofHille100experimentalrollingmillwasbuiltandfuzzy—PIDcontrolwasintroduced．Fuzzycontrolruleswerethekeytothecontroller．Adaptivegeneticalgorithm(AGA)wasappliedt

5、ooptimizetherules．Thesimulationre—suitsshowthatoptimizedfuzzy-PIDcontrollerhasbetterdynamiccharacterandcontrolperformance．Keywords：Fuzzy—PIDcontrol；Fuzzycontrolrules；Adaptivegeneticalgorithm；Optimization轧机厚度自动控制系统(AGC)是一种非线性的基本性能。它的任务是接受AGC的指令，进行压时变的多变量高阶

6、复杂系统，其运行工况变化和一下缸的位置闭环控制，使压下缸实时准确地定位在指些干扰因素的影响会改变系统的输出特性，并且难令要求的位置上，达到设定和调节辊缝位置的目的。以精确地建立其数学模型。故采用传统的定参数作为实验轧机的执行机构，该控制系统是系统的核PID控制策略往往不能获得满意的控制效果。模糊心。其控制原理方框图如图1所示。控制不依赖于被控对象精确的数学模型，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力，因此，在工程实践中的应用越来越广泛。在模糊PID控制系统中，模糊控制规则的正确制定是模糊控制器的关键。然而模糊控图1

7、实验轧机APC控制原理图制规则通常依靠操作者的经验和专家知识来获取，1．1伺服放大器具有很大的不确定性和随意性，并不能保证是最优伺服放大器的响应比较高，在系统中被视为比例的或次最优。作者建立了Hille100实验轧机的数环节。学模型，采用自适应遗传算法对其模糊PID控制器，=(一)(1)的控制规则进行了优化并进行了仿真研究，获得较式中：，为放大器输出电流；Ka为放大器的增益；U好的控制效果。为模糊控制器控制规则的确定提供为给定的电压信号；U为位移传感器输出的位移反了可行的解决方案。馈信号。1实验轧机的数学

8、模型1．2电液伺服阀Hille100实验轧机采用液压位置自动控制系统电液伺服阀的作用是将输入的微小电气信号转换(APC)作为内环系统，是一个高精度、高响应的电为大功率的液压信号(流量和压力)输出，其传递液位置闭环伺服系统，它决定着实验轧机AGC系统收稿Et期：2010一lO一25作者简介：温良(1985一)，男，硕士研究生，主要从事液压传动与控制方面的研究工作。E—mail：wenlianghu@163．com。第17期温良等