智能自適應(yīng)解耦控制及其在板形板厚綜合控制中的應(yīng)用.pdf

1、板形和板厚是現(xiàn)代板帶生產(chǎn)中兩個(gè)非常重要的質(zhì)量控制指標(biāo)，板形、板厚質(zhì)量控制水平的高低直接關(guān)系到板帶鋼制成品質(zhì)量的優(yōu)劣和板帶鋼市場(chǎng)銷售的好壞，因此，板厚和板形控制功能是板帶軋機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中兩個(gè)最主要的功能。 板形、板厚兩者之間相互關(guān)聯(lián)、相互交叉、耦合程度嚴(yán)重。因此，兩者構(gòu)成了一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合復(fù)雜控制系統(tǒng)。本文通過(guò)分析這一系統(tǒng)各變量之間耦合關(guān)系和各個(gè)變量的變化規(guī)律，研究了影響板形板厚兩個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)的主要因素，建立了板形板厚綜合控

2、制系統(tǒng)控制模型，并針對(duì)山東萊鋼1500mm熱連軋帶鋼精軋六機(jī)架板形板厚控制要求，研究、設(shè)計(jì)了三種控制方法。 根據(jù)板形板厚綜合控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：難以進(jìn)行精確計(jì)算、難以建立精確數(shù)學(xué)模型、控制變量多、強(qiáng)耦合等，本文將基于遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能控制方法應(yīng)用于板形板厚綜合控制系統(tǒng)中，提高了板形板厚控制精度，主要所作的研究工作有： (1)通過(guò)對(duì)多變量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器結(jié)構(gòu)研究，在不變性原理的基礎(chǔ)上提出了多變量串聯(lián)補(bǔ)償神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制方法

3、。通過(guò)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦補(bǔ)償控制，在不影響系統(tǒng)控制功能和性能的前提下，實(shí)現(xiàn)了多變量之間的解耦，優(yōu)化了控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 (2)通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法(Standard Genetic Algorithm簡(jiǎn)稱SGA)的原理、控制參數(shù)的選擇、遺傳操作、編碼方式等方面的分析、研究，針對(duì)SGA存在的易陷入局部最優(yōu)、早熟以及多值參數(shù)優(yōu)化中存在的二進(jìn)制編碼串過(guò)長(zhǎng)等影響遺傳算法的計(jì)算精度和運(yùn)行效率的缺陷，對(duì)遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于實(shí)數(shù)編碼的自

4、適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)遺傳算法(Adaptive Compete Genetic Algorithm簡(jiǎn)稱ACGA)。采用ACGA、自適應(yīng)遺傳算法(Adaptive Genetic Algorithm簡(jiǎn)稱AGA)和SGA對(duì)幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試函數(shù)作了優(yōu)化仿真，結(jié)果表明ACGA的性能要優(yōu)于SGA和AGA的性能。同時(shí)，采用ACGA優(yōu)化所設(shè)計(jì)的幾種控制器的仿真和實(shí)際應(yīng)用也表明ACGA能夠較好地消除SGA所存在的缺陷，其學(xué)習(xí)效率、收斂速度等明顯優(yōu)于SGA和AGA。

5、 (3)針對(duì)廣義預(yù)測(cè)控制的特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用情況，在總結(jié)原參考軌線的基礎(chǔ)上，根據(jù)原參考軌線柔化系數(shù)不易精確確定、軌線參考性因人而異、準(zhǔn)確度有待提高等不足，提出了一種新的參考軌線算法-自適應(yīng)參考軌線，使得參考軌線跟蹤系統(tǒng)輸入輸出的差值，提高了參考軌線精度。同時(shí)進(jìn)一步研究了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)控制算法，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與預(yù)測(cè)控制的融合，設(shè)計(jì)了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制器，改進(jìn)了對(duì)多變量、非線性控制系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制性能，提高了1500mm熱連軋精軋六機(jī)架板形

6、板厚控制的實(shí)時(shí)性精度，增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。 (4)針對(duì)常規(guī)PID控制算法易于實(shí)現(xiàn)，但對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化適應(yīng)性差的特點(diǎn)，將ACGA應(yīng)用到PID控制器的參數(shù)在線優(yōu)化中。通過(guò)仿真驗(yàn)證表明，本文所研究的智能控制方法對(duì)PID控制性能改進(jìn)效果甥顯，不僅實(shí)現(xiàn)了PID參數(shù)的在線自整定，而且提高了系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度。通過(guò)在精軋機(jī)上實(shí)際應(yīng)用，表明基于ACGA的PID控制方法的性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制效果。 最后，將所研究的智能控制方法應(yīng)用于山東萊