單片機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)工序自動化的高速發(fā)展,國民經(jīng)濟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)量指標之一,也是提高產(chǎn)品質(zhì)量的主要目標。厚度自動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軋件厚度的影響,從而達到其目標厚度。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。
　　 本文從分析板帶鋼厚度波

2、動的原因及其變化規(guī)律出發(fā),論述了厚度自動控制的基本形式及其控制原理,推導了液壓AGC系統(tǒng)各動態(tài)元件的基本數(shù)學模型,并最終給出了系統(tǒng)的等效數(shù)學模型。由于軋制工藝的復雜性,液壓AGC系統(tǒng)具有復雜、非線性、大滯后、時變性等特點,一般很難建立精確的對象模型。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、魯棒性強等優(yōu)點,但它對被控對象數(shù)學模型的精確性要求很高,實際工況中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)化為計算機能夠接受的算法語言,設(shè)計時不需要獲知被控對象的精確模型,特別適用于模型難以獲取、動態(tài)特性不易掌握、非線性比較嚴重的系統(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)計原理。然后根據(jù)液壓AGC電液伺服系統(tǒng)的特點

4、,針對模糊控制和PID控制的優(yōu)缺點,將傳統(tǒng)PID控制方法與模糊控制技術(shù)有機的融合在一起,設(shè)計了一種模糊自適應PID控制器。該控制器結(jié)合模糊控制和PID控制的優(yōu)點,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)合被控過程動態(tài)特性的變化,通過模糊規(guī)則推理,實現(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仿真實驗,對常規(guī)PID控制器和模糊自適應PID控制器的控制效果進行了對比。仿真結(jié)果表明,模糊自適應PID控制與

5、常規(guī)PID控制相比,具有良好的動態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能以及較強的魯棒性,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)與單片機控制技術(shù)相結(jié)合,利用單片機完成模糊推理算法和PID參數(shù)的自調(diào)整,整個控制系統(tǒng)通過單片機實現(xiàn)全數(shù)字化處理。文中介紹了單片機模糊自適應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。該方法能使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單化,操作靈活化,可靠性和適應性增強,而且它實現(xiàn)簡單、通用性強,工程調(diào)試方便。