基于模糊自适应PID算法的研究以及在连续热镀锌生产线张力控制系统中的应用

论文摘要

热浸镀锌生产线的恒张力控制是保证热镀锌生产线连续、高质量生产的关键技术，是保证成品镀锌板性能和质量良好的必然要求。本论文主要是研究、寻找适合连续镀锌生产线的最佳恒张力控制方法。首先根据热浸镀锌生产线的张力控制要求，对绕卷段、活套和炉前段进行张力分析、建模，得出力学方程，在此基础上分析引起全线张力振荡的原因，并阐述了动态转矩补偿、空载转矩补偿、卷径动态计算、摩擦力矩补偿等传统张力补偿和张力波动抑制方法。根据具体的张力模型对比分析各种自适应控制算法，提出将模糊PID自适应算法应用到热浸镀锌生产线中的收卷张力和炉前张力控制系统中，能够保证张力控制系统对不同规格板材有很好的适应性和稳定性。并利用MATLAB软件分别对基于模糊PID自适应算法和传统PID算法的张力控制系统进行了仿真研究，仿真结果表明前者能够缩短系统调节时间，减少超调量，提高抗干扰能力，适用于张力控制系统调节。最后使用西门子STEP7语言实现了全线的控制软件编程。基于模糊PID参数自适应算法的绕卷张力系统、炉前张力系统具有一定的通用性，已成功运用到广东中山脱脂生产线、浙江协和镀铝锌硅生产线以及辽宁营口昐昐连续热浸镀锌生产线上，通过实际工程项目的验证，该张力控制方法达到了理想的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢带连续热镀锌的概念
• 1.2 国内外热镀锌生产线发展现状
• 1.3 张力控制及其方法研究
• 1.4 本课题的提出及研究意义
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第2章 镀锌线整体方案介绍
• 2.1 生产线的工艺流程
• 2.2 热镀锌生产线电气控制方案
• 第3章 张力控制系统研究
• 3.1 全线速度、张力控制系统概述
• 3.2 全线张力控制要求
• 3.3 开收卷绕卷系统模型
• 3.4 活套张力模型
• 3.5 炉内张力模型
• 3.6 可能引起全线张力振荡的原因
• 第4章 基于模糊自整定PID的张力控制算法研究
• 4.1 PID控制算法介绍
• 4.2 数字PID控制算法
• 4.2.1 位置式PID控制算法
• 4.2.2 增置式控制算法
• 4.3 模糊自适应PID控制算法的提出
• 4.4 模糊控制特点、原理及组成
• 4.4.1 模糊控制特点
• 4.4.2 模糊控制基本原理
• 4.4.3 模糊控制器系统与模糊控制器
• 4.5 基于模糊自整定的PID算法研究
• 4.5.1 在线实时模糊自整定PID的提出
• 4.5.2 PID参数自整定思想
• 4.5.3 模糊自整定PID系统结构
• 4.5.4 模糊自整定PID张力系统设计
• 4.6 模糊自整定PID在张力系统中的仿真分析
• 4.6.1 仿真软件MATLAT简介
• 4.6.2 张力仿真
• 第5章 与张力控制相关的软件实现及实际应用
• 5.1 张力控制软件设计要求
• 5.2 软件总体结构
• 5.3 软件关键性技术研究
• 5.3.1 数字滤波处理
• 5.3.2 软件抗干扰研究
• 5.3.3 模糊PID运算模块
• 5.3.4 卷径计算
• 5.4 实际应用
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢