模糊PID控制器在轧机厚度控制系统的研究

论文摘要

厚度自动控制(AGC)系统是轧机自动化系统中不可缺少的一部分,传统控制理论需建立在精确数学模型基础上来实现的,但是由于轧制工艺的复杂性,对于轧机厚度自动控制系统,要建立精确的数学模型是很困难的,智能控制技术为解决厚度自动控制提供一种有效途径。本文在深入分析影响轧制厚度因素的基础上,将模糊控制技术应用于厚度控制系统中,阐述了一种基于模糊PID控制的轧机厚度自动控制系统的方法。在轧机厚度的控制中,模糊PID控制器由PID控制器和一个模糊自调整机构组成,模糊自调整机构根据输入信号(即偏差e)大小、方向以及变化趋势等特征,通过模糊推理作出相应决策,在线调整KP、KI和KD三个参数,以满足e变化时,被控对象具有良好的动、静态特性。最后本文通过MATLAB/SIMULINK仿真工具,对轧机自动厚度控制系统进行了计算机设计和仿真。在此基础上,提出了基于厚度自动控制系统的模糊PID控制方法。仿真结果充分证明了本文提出的控制方案是正确可靠的,并证明了模糊PID自动厚度控制系统在提高轧机厚度控制精度方面优于传统的厚度控制系统,为轧机厚度自动控制技术的进一步发展提供了很好的前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究内容和工作
• 1.3 本课题的研究背景
• 1.3.1 板厚控制技术的发展概况
• 1.3.2 国内外发展现状
• 第二章 厚度控制的理论基础
• 2.1 P—H 图
• 2.2 影响轧制厚度的因素
• 2.2.1 轧件来料厚度变化的影响
• 2.2.2 轧辊偏心的影响
• 2.2.3 轧机刚度的影响
• 2.2.4 轧制工艺条件的影响
• 2.3 轧机厚度控制（AGC）方法
• 2.3.1 前馈AGC 控制方法
• 2.3.2 监控AGC 控制方法
• 2.3.3 间接测厚AGC 控制方法
• 2.3.4 张力AGC 控制方法
• 2.3.5 流量AGC 控制方法
• 2.4 现代智能控制方法
• 2.4.1 基于模糊控制的厚度计AGC 控制方法
• 2.4.2 基于神经网络的自适应AGC 控制方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 工业实现
• 3.1 硬件实现
• 3.1.1 检测装置
• 3.1.2 执行机构
• 3.1.3 智能控制装置
• 3.2 软件编制
• 3.2.1 人机交互界面
• 3.2.2 控制程序
• 3.3 控制流程图
• 3.3.1 MSC 控制器流程图
• 3.3.2 AGC 控制器流程图
• 第四章 参数自整定模糊PID 控制器的设计
• 4.1 PID 控制器的基本原理
• 4.1.1 PID 算法的数字实现
• 4.1.2 PID 控制器采样周期的选择
• 4.1.3 常规PID 控制的特点
• 4.2 模糊控制方法
• 4.2.1 模糊控制介绍
• 4.2.2 模糊控制系统组成
• 4.2.3 模糊控制系统的工作原理
• 4.2.4 模糊控制器的分类
• 4.3 模糊PID 控制器的设计
• 4.3.1 模糊PID 控制器的结构
• 4.3.2 模糊PID 参数整定规则
• 4.3.3 模糊控制器的模糊化
• 4.3.4 模糊PID 控制器隶属函数的描述
• 4.3.5 模糊PID 控制器的控制规则
• 4.3.6 模糊PID 控制器的解模糊
• 4.4 仿真结果和分析
• 4.4.1 传统 PID 控制器的仿真
• 4.4.2 模糊PID 控制器的仿真
• 4.4.3 试验结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢