模糊控制器在液壓AGC系統(tǒng)中的應(yīng)用

2014-04-10 01:55:37葉海

有色金屬加工 2014年6期

葉海

(中色科技股份有限公司，河南洛陽 471039)

由于軋制工藝的復(fù)雜性，AGC系統(tǒng)參數(shù)存在不確定性，系統(tǒng)存在著滯后、時(shí)變及非線性等特點(diǎn)，常規(guī)的PID控制不易實(shí)現(xiàn)此類過程的精確控制。本文將模糊控制和PID控制兩者結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)PID控制方法，該方法既具有模糊控制靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有PID控制精度高的特點(diǎn)，仿真結(jié)果證明了其有效性。

1 液壓AGC系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的建立

1.1 伺服閥

由于軋輥運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的增益在兩個(gè)方向上不同，因此要對xv≥0和xv<0兩種情況分別建立數(shù)學(xué)模型。

當(dāng)xv≥ 0，伺服閥的流量方程為：

當(dāng)xv<0，伺服閥的流量方程為：

式中，qL—伺服閥負(fù)載流量,m3/s；

Cd—伺服閥的流量系數(shù)；

w—伺服閥節(jié)流口的面積梯度,m；

ρ—油液密度,kg/m3；

xv—閥芯位移,m；

ps—供油壓力,Pa；

pc—負(fù)載壓力,Pa。

伺服閥的數(shù)學(xué)模型可簡化為二階振蕩環(huán)節(jié)[1,2]，其傳遞函數(shù)為：

式中，KV—電液伺服閥流量增益,(m3/s)/A；

ωv—電液伺服閥的固有頻率,rad/s；

s—拉普拉斯算子；

ζv—伺服閥阻尼比。

1.2 液壓缸

以Q為輸入，以Y為輸出，液壓缸的傳遞函數(shù)為:

式中，Y—液壓缸的位置輸出,m；

A1—液壓缸的活塞面積,m2；

w2—負(fù)載剛度與阻尼系數(shù)之比，rad/s。

2 模糊控制器的設(shè)計(jì)

模糊自適應(yīng)PID是在PID算法的基礎(chǔ)上，利用模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，查詢模糊控制表進(jìn)行參數(shù)調(diào)整[3]。PID參數(shù)的整定必須考慮到在不同時(shí)刻三個(gè)參數(shù)的作用以及相互之間的互聯(lián)關(guān)系。模糊自適應(yīng)PID控制器結(jié)構(gòu)框圖如下圖1所示[4]。

輸入、輸出變量的隸屬度函數(shù)為三角形隸屬函數(shù)，它們的論域分別為：

e=[-3, 3],ec=[-3, 3],Kp=[-3, 3],Ki=[-3, 3]，Kd=[-3,3]