[發(fā)明專(zhuān)利]帶材對(duì)中系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910182708.2
• 申請(qǐng)日: 2009-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101661294A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢青青;羅新斌;黃秀琴;王龍;鄭文勝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05D3/12
• 分類(lèi)號(hào): G05D3/12;G05B13/02
• 代理公司: 南京蘇科專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陳忠輝;姚姣陽(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及過(guò)程控制系統(tǒng)的控制方法，具體涉及帶材對(duì)中控制系統(tǒng)的 模糊控制方法，屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

軋制過(guò)程中帶材的對(duì)中與否影響帶材軋制過(guò)程穩(wěn)定，還影響帶材的成 材率，因此各大生產(chǎn)商在軋機(jī)上均裝有對(duì)中控制系統(tǒng)。帶材對(duì)中系統(tǒng)大多 由檢測(cè)系統(tǒng)、微處理器控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器和液壓控制(或機(jī)械傳動(dòng))系統(tǒng) 四部分組成。傳統(tǒng)的對(duì)中控制方法基本都是采用PID方式，如在PLC內(nèi)部 對(duì)偏差信號(hào)做PID運(yùn)算，利用PID調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)液壓驅(qū)動(dòng)裝置給定。因?yàn)? 對(duì)中控制過(guò)程具有較強(qiáng)的非線性和不確定因素，常規(guī)PID控制系統(tǒng)存在參 數(shù)整定困難、控制品質(zhì)欠佳等缺點(diǎn)。對(duì)中系統(tǒng)充滿了不確定性，幾乎沒(méi)有 精確的系統(tǒng)模型可言。

如果應(yīng)用模糊控制方法，其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)突出，模糊控制不依賴(lài)于被控對(duì) 象的精確數(shù)學(xué)模型，特別適用于強(qiáng)耦合性和參數(shù)時(shí)變性、以及嚴(yán)重的非線 性與不確定性的復(fù)雜系統(tǒng)或過(guò)程進(jìn)行控制。這種控制方法比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用 效果好，因此近年來(lái)模糊控制方法得到了飛速發(fā)展，應(yīng)用于非線性、時(shí)變 的復(fù)雜系統(tǒng)以及那些無(wú)法獲得精確數(shù)字模型的系統(tǒng)，如：高爐冶煉、宇航 系統(tǒng)、機(jī)器人技術(shù)等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種帶材對(duì)中控制系 統(tǒng)的模糊控制方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

帶材對(duì)中系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制方法，特點(diǎn)是：帶材對(duì)中系統(tǒng)自適應(yīng)模 糊控制裝置包括第一帶材檢測(cè)傳感器、第二帶材檢測(cè)傳感器、圖像采集模 塊、圖像處理模塊、模糊控制器、液壓伺服系統(tǒng)及液壓泵站，所述第一帶 材檢測(cè)傳感器和第二帶材檢測(cè)傳感器分布在帶材上方的兩側(cè)，第一帶材檢 測(cè)傳感器和第二帶材檢測(cè)傳感器接入圖像采集模塊，所述圖像采集模塊連 接圖像處理模塊，所述圖像處理模塊與模糊控制器連接，所述模糊控制器 為一臺(tái)裝有模糊控制軟件的工控機(jī)，其軟件平臺(tái)為L(zhǎng)abview，所述模糊控 制器與液壓伺服系統(tǒng)通信連接，液壓泵站與液壓伺服系統(tǒng)油路連接；

所述第一帶材檢測(cè)傳感器和第二帶材檢測(cè)傳感器感應(yīng)帶材的圖像，所 述圖像采集模塊對(duì)第一帶材檢測(cè)傳感器和第二帶材檢測(cè)傳感器感應(yīng)到的 信號(hào)進(jìn)行底層處理和轉(zhuǎn)換，并將處理結(jié)果傳送給圖像處理模塊，所述圖像 處理模塊對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，得出帶材偏離中心線位置的距離偏差 e和偏差變化率Δe；距離偏差e和偏差變化率Δe輸入到模糊控制器中進(jìn)行 模糊控制，即根據(jù)模糊控制規(guī)則表和輸入變量得出模糊控制量，再將模糊 控制量轉(zhuǎn)換為實(shí)際的控制信號(hào)輸出；模糊控制器輸出的控制信號(hào)使液壓伺 服系統(tǒng)調(diào)整位置，從而調(diào)節(jié)負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向，使帶材始終位于 軋制中心線上。

進(jìn)一步地，上述的帶材對(duì)中系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制方法，其中，所述模 糊控制器(5)進(jìn)行模糊控制的具體步驟為：

1)輸入模糊化：將距離偏差e和偏差變化率Δe變換成相應(yīng)的基本論 域，距離偏差e和偏差變化率Δe轉(zhuǎn)化成合適的語(yǔ)言值；距離偏差e和偏差 變化率Δe經(jīng)過(guò)量化以后，確定隸屬函數(shù)波形圖為三角函數(shù)波形，再根據(jù)各 模糊子集確定量化論域中各元素的曲線，經(jīng)比較以后得出模糊量；

2)模糊化決策：用IF、THEN結(jié)構(gòu)總結(jié)出模糊語(yǔ)言控制規(guī)則，形成 模糊狀態(tài)控制表，模糊量經(jīng)控制規(guī)則得到模糊控制量；

3)輸出反模糊化：即去模糊化、模糊判決，將模糊控制量轉(zhuǎn)換到實(shí) 際論域中，得到準(zhǔn)確的控制信號(hào)。

更進(jìn)一步地，上述的帶材對(duì)中系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制方法，其中，距離 偏差e和偏差變化率Δe輸入模糊控制器的模糊控制軟件中，在Labview軟 件平臺(tái)下將模糊控制規(guī)則表編輯為.fc文件，由模糊控制軟件得出相應(yīng)的模 糊輸出，在模糊控制軟件中將模糊控制去模糊化，得到準(zhǔn)確的控制信號(hào)。

再進(jìn)一步地，上述的帶材對(duì)中系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制方法，其中，所述 圖像處理模塊通過(guò)虛擬儀器軟件平臺(tái)Labview實(shí)現(xiàn)，由Labview編寫(xiě)圖像 處理的算法，將編寫(xiě)的軟件生成exe文件，exe文件安裝在工控機(jī)上，構(gòu) 成圖像處理模塊。

本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：