單片機(jī)熱連軋厚度控制系統(tǒng).pdf

1、隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)工序自動(dòng)化的高速發(fā)展,國民經(jīng)濟(jì)各部門日益廣泛地需要尺寸精度非常高的軋制產(chǎn)品。厚度精度是衡量板帶鋼最主要的尺寸質(zhì)量指標(biāo)之一,也是提高產(chǎn)品質(zhì)量的主要目標(biāo)。厚度自動(dòng)控制是提高板帶鋼厚度精度的重要方法,其目的就是通過調(diào)整壓下、調(diào)整張力、調(diào)整軋制速度,消除軋制過程中各種因素的變化對(duì)軋件厚度的影響,從而達(dá)到其目標(biāo)厚度。多年來,如何提高板帶材幾何尺寸精度一直是國內(nèi)外冶金行業(yè)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　 本文從分析板帶鋼厚度波

2、動(dòng)的原因及其變化規(guī)律出發(fā),論述了厚度自動(dòng)控制的基本形式及其控制原理,推導(dǎo)了液壓AGC系統(tǒng)各動(dòng)態(tài)元件的基本數(shù)學(xué)模型,并最終給出了系統(tǒng)的等效數(shù)學(xué)模型。由于軋制工藝的復(fù)雜性,液壓AGC系統(tǒng)具有復(fù)雜、非線性、大滯后、時(shí)變性等特點(diǎn),一般很難建立精確的對(duì)象模型。雖然傳統(tǒng)PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可靠性高、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但它對(duì)被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的精確性要求很高,實(shí)際工況中PID參數(shù)的整定結(jié)果往往不能令人滿意,處理復(fù)雜的非線性系統(tǒng)獲得的控制效

3、果并不十分理想。而模糊控制是智能控制的一個(gè)新型研究領(lǐng)域,它利用模糊集合論,把人類專家用自然語言描述的控制策略轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠接受的算法語言,設(shè)計(jì)時(shí)不需要獲知被控對(duì)象的精確模型,特別適用于模型難以獲取、動(dòng)態(tài)特性不易掌握、非線性比較嚴(yán)重的系統(tǒng)。但是模糊控制器不具有積分環(huán)節(jié),穩(wěn)態(tài)精度不高。
　　 基于以上原因,本文研究了傳統(tǒng)PID控制器的基本原理及參數(shù)整定方法,分析了常規(guī)模糊控制器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理。然后根據(jù)液壓AGC電液伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)

4、,針對(duì)模糊控制和PID控制的優(yōu)缺點(diǎn),將傳統(tǒng)PID控制方法與模糊控制技術(shù)有機(jī)的融合在一起,設(shè)計(jì)了一種模糊自適應(yīng)PID控制器。該控制器結(jié)合模糊控制和PID控制的優(yōu)點(diǎn),在常規(guī)PID控制的基礎(chǔ)上,根據(jù)厚度誤差和誤差的變化率,結(jié)合被控過程動(dòng)態(tài)特性的變化,通過模糊規(guī)則推理,實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的在線自整定,從而提高厚度控制精度。并通過MATLAB仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)常規(guī)PID控制器和模糊自適應(yīng)PID控制器的控制效果進(jìn)行了對(duì)比。仿真結(jié)果表明,模糊自適應(yīng)PID控制與

5、常規(guī)PID控制相比,具有良好的動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能以及較強(qiáng)的魯棒性,取得了較好的控制效果。
　　 此外,本文還嘗試將熱連軋厚度控制系統(tǒng)與單片機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合,利用單片機(jī)完成模糊推理算法和PID參數(shù)的自調(diào)整,整個(gè)控制系統(tǒng)通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化處理。文中介紹了單片機(jī)模糊自適應(yīng)PID控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制思想、控制算法,給出了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。該方法能使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單化,操作靈活化,可靠性和適應(yīng)性增強(qiáng),而且它實(shí)現(xiàn)簡單、通用性強(qiáng),工程調(diào)試方便。