带钢位置纠偏控制系统的研究

论文摘要

在生产线上,带钢的位置纠偏控制是极其重要的一环。良好的带钢位置纠偏控制系统可以保证带钢产品的高质量。本文结合已有的经验和现场的实际情况,系统地分析了带钢“跑偏”现象的原因,指出以伺服阀控制为基础的液压系统是近代相关工业领域中应用广泛,理论完善,效果明显的纠偏手段并总结了对纠偏控制系统纠偏能力的四个关键的影响因素。带钢位置纠偏控制系统设计目的是通过光电式带宽检测器和位移传感器获得一个高精度的带钢偏移信号并驱动液压执行机构精确地完成带钢的位置纠偏。通过对带钢位置纠偏控制系统执行机构的分析,得出电液伺服阀流量连续方程、液压缸的流量连续方程和外负载力方程,经过整理确定了最终的带钢位置纠偏系统的数学模型。在结合传统的PID控制原理以及模糊控制原理的基础上,确定了模糊PID参数自整定控制方案。通过分析PID参数对系统的作用,确定了每个PID参数的模糊控制规则,并计算了参数的控制决策表,最后仿真结果表明采用模糊PID参数自整定控制器的带钢纠偏控制系统控制能够比单纯利用PID控制器的系统具有更短的响应时间、更小的超调现象和更强的抑制负载扰动的能力。最后,对所做的研究工作和现行方法中的不足进行了总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文来源和背景
• 1.2 国内外纠偏技术的发展情况
• 1.3 智能控制理论概述
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 带钢位置纠偏控制系统的概述及设计
• 2.1 带钢跑偏现象的分析
• 2.2 纠偏控制系统的基本组成
• 2.2.1 检测仪器
• 2.2.2 执行机构
• 2.2.3 纠偏能力的影响因素
• 2.3 带宽检测器设计方案
• 2.3.1 光电传感器基本原理
• 2.3.2 光电式检测原理
• 2.3.3 带宽检测器软件设计
• 2.4 执行机构方案
• 2.4.1 电液位置伺服控制方案
• 2.4.2 电液位置伺服加压力补偿方案
• 2.4.3 液压伺服系统
• 2.4.4 传感器
• 2.4.5 控制器
• 2.5 带钢位置纠偏控制的流程
• 2.6 本章小结
• 第三章 带钢位置纠偏控制系统模型
• 3.1 系统数学模型推导
• 电液伺服阀环节
• 3.1.1 流量连续方程及液压缸力学方程
• 3.1.2 液压缸的传递函数
• 3.2 带钢位置纠偏系统各参数的确定
• 3.2.1 传感器环节
• 3.2.2 伺服系统环节
• 3.3 电液位置伺服系统模型的确定
• 3.4 本章小结
• 第四章 带钢位置纠偏控制系统方法的研究
• 4.1 带钢位置纠偏控制策略
• 4.2 PID控制器简介
• 4.2.1 模拟PID控制器
• 4.2.2 数字式PID控制器
• 4.2.3 PID控制器的局限性和发展趋势
• 4.2.4 模糊PID控制方式的可行性分析
• 4.3 模糊控制技术概述
• 4.3.1 模糊控制的发展
• 4.3.2 模糊控制的特点
• 4.3.3 模糊控制系统的组成
• 4.3.4 模糊控制器的基本设计步骤
• 4.4 带钢位置纠偏控制系统模糊PID控制器的设计
• 4.4.1 变量论域及比例因子
• 4.4.2 输入输出空间的模糊划分和隶属度函数
• 4.4.3 模糊推理制度
• 4.4.4 模糊控制规则
• 4.4.5 解模糊化策略
• 4.5 控制系统计算机仿真
• 4.5.1 常规PID控制系统的仿真
• 4.5.2 模糊PID控制系统仿真
• 4.5.3 模糊PID控制算法的实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结及展望
• 参考文献
• 致谢