模糊控制在可逆式四辊轧机液压AGC系统中应用.pdf

学兔兔 第5期(总第180期) 机 械 工 程 与 自动化 NO．5 2013年 10月 MECHANICAL ENGINEERING AUT()MAT1()N Oct． 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：A 0 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 ( )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[一90 m，+90 m]和 到系统开环传递函数为： [一12／zm，+12 m]，基本论域都为[一6，+6]，则量 G( 丽 音 。 化因子分别为1／15和0．5。自适应模糊PID控制器 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