模糊自适应PID张力控制系统设计与研究

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模糊自适应PID张力控制系统设计与研究

作者：刘贵杰 江志滨

来源：《科技风》2016年第11期

摘 要：本文主要为模糊自适应PID张力控制系统设计，首先选取模糊自适应PID控制方法构建控制系统，再通过Matlab的模糊工具箱对模糊控制器进行了设计，通过Simulink模块对系统进行了建模仿真。最后通过对系统控制效果的仿真比较，证明了本文构建的控制系统相对于传统控制系统具有更好的控制性能，可以更加高效的满足非晶带材卷取机的工作需求。 关键词：带材卷取机；模糊控制；PID控制；张力控制；Simulink仿真

软磁材料[ 1 ]，即可以用最小的外磁场实现最大磁化强度的材料，具有很高的磁导率，易于实现磁化与退磁，广泛用作导磁材料。作为非晶软磁材料产品化形式的非晶带材，越来越受到国家的高度关注，这对市场前景的扩大与生产效率的提高提出了更高的要求。

当前制约非晶带材生产工艺优化的一个关键性因素是卷取工艺的落后。卷取技术应用广泛，是关键的设备之一，在轧制过程中与主机或其他设备建立张力，实现稳定生产十分重要[ 2 ]。因此，研究非晶带材在线自动卷取机的张力控制系统具有十分重要的意义。 1 模糊自适应PID张力控制系统的建立

本文选用参数自整定模糊PID[ 3 ]控制器构建控制系统。 1.1 模糊化处理

本文的模糊控制选用二维模糊控制器，即选用两个输入量。本文将张力偏差e和张力偏差变化率ec作为模糊控制器的输入变量，将比例系数变化量ΔKp、积分系数变化量ΔKi、微分系数变化量ΔKd作为模糊控制器的输出变量。各变量的基本论域均为其实值变化范围，各变量的模糊论域均以+6至-6之间的整数来表示，各变量的模糊子集均表示为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}。 1.2 隶属函数

通过隶属函数，可以得到各变量在输入基本论域内的值隶属于各语言变量值的程度，隶属度均为0到1之间的数值。本文选用三角形隶属函数。 各变量的隶属函数图如下图1，图2所示： 1.3 模糊推理规则