模糊-PID控制算法在高线活套调节系统中应用.pdfVIP

《冶金自动1L}2012年Sl 模糊-PID控制算法在高线活套调节系统中的应用 姜永健，干思权 (中冶京诚工程技术有限公司电气工程技术所，北京100176) 摘要：通过分析常规PID控制器在高线活套控制中的特点和高线活套调节控制系统的工作特性，提出一种模糊 控制和PID控制相结合的算法—一模糊-PID控制算法。该方法有效利用了在大偏差范围内模糊控制响应快， 在小偏差范围内常规PID控制器能实现静态无偏差的特点，提高了双高线精轧机活套调节控制系统的控制 精度。 关键词：活套；PID；模糊控制 O 引言 应用结果表明该系统很好地提高了双高线精轧机 高线活套的传递函数可描述为由一比例环节 活套调节系统控制品质。本项目电控的主体设备 和一积分环节构成。长期以来单／双高线活套过 为一套美国GE公司生产的PACs系列PLC，用于 程控制都是应用控制原理简单的常规PID调节 实现轧线上活套的自动起落套控制和活套调节 器，获得了良好的控制效果。但是，目前在双高线 控制。 控制系统中，精轧机活套系统上应用的常规PID 1 高线活套对象的分析 控制器的弱点在于，如果PID加大比例系数则可 活套的传递函数为 减小静差，响应快；如果过小，系统响应则不够灵 形(s)：型生盟 (1) 敏，调节时间长。但比例系数过大，会导致系统超 5 调增大，使得系统性能变坏，易发生堆钢事故，控 式中，足为比例系数，71为时间常数。 制品质难以再有提高，并且大多数高线生产中精 由此可知活套对象包含一比例环节和一积分 轧机活套不同程度的存在参数时变性、模糊不确 环节。 定性等问题，也一定程度上影响了活套控制的 PID的控制算法为 品质。 模糊控制器利用模糊集合理论将专家知识或 Y=K，(e+K,fed￡) (2) 操作人员经验形成的语言规则直接转化为自动控 式中，y为调节量输出；Kp为比例系数；P为偏差； 制策略(本文中为模糊规则查询表)，其设计不依 K为积分系数。 靠对象精确数学模型，而是利用其语言知识模型 由式(2)可以看出，如果比例增益设置过大且 进行设计和修正控制算法。将模糊控制与PID控 不变的情况下，活套对象在轧件温度、轧件前滑、 制结合在一起，不仅引入了经典PID调节器原理 轧件速度、活套辊压缩空气压力、活套扫描器反 简单、调节细腻等特点，而且具有模糊控制器的灵 馈、活套辊机械卡阻、上下游机架速度波动等扰动 活性和适应性，具有智能控制的特点，提高了系统 下，当偏差e突然增大时就会有一个较大的输出 的控制精度。 y，如果活套调节对象为精轧机组，就会对整个高 本文设计的模糊一PID相结合的控制器，兼有 速区产生一个较大的波动，从而增大堆钢事故发 模糊控制特点和自适应控制特点，使其在大偏差 生的概率，而高线生产是以稳定轧制为前提条件 范围内和小偏差范围内均能收到理想的控制效 的基础上，再提高成材率；如果比例增益设置过小 果。该算法已于2010年用于萍乡安源钢铁有限且不变的情况下，当偏差e突然增大虽然不会有 公司120万t钢铁技术改造工程双高线项目，实际较大的输出，但是偏差e小时会有一个较小的输 收稿日期：2011．124)9；修改穑收到日期：2011．12．19 作者简介：姜永健(1973-)，辽宁彰武人，工程师，硕士，主要从事棒线材领域的电气自动化设计编程调试工作。 ·307·