[发明专利]基于前馈-模糊PID控制的切纸机控制方法

权利要求书

1.一种基于前馈-模糊PID控制的切纸机控制方法，系统初始化后，设定切纸长度和切刀频率，在单闭环控制加比值控制系统控制下，进行切纸，在切至完成后，停机；其特征是：

在原有单闭环控制加比值控制切刀速度的基础上，采用模糊PID控制来对送纸辊速度V进行控制，以提高系统的动态响应和稳态特性；即应用模糊控制方式，在PID调节器上加入模糊控制器，该模糊控制器的输入语言变量是误差值E、误差变化率ΔE，输出语言变量是PID控制器的比例增益系数K_P、积分增益系数K_I和微分增益系数K_D，从而对PID调节器进行控制；

同时在执行机构后方设置前馈控制器，对张力传感变送器发出的电压信号U_F进行处理，并与执行机构输出信号一并控制送纸辊电机，解决因负载扰动所引起的送纸辊电机速度V的波动，同时也减小了切刀转速n的波动。

2.如权利要求1所述的基于前馈-模糊PID控制的切纸机控制方法，其特征是，所述模糊控制具体计算过程为：所述误差E、误差变化率ΔE、比例增益系数K_P、积分增益系数K_I和微分增益系数K_D的模糊集为：{NB，NM，NS，ZR，PS，PM，PB}，NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，ZR表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大，它们的论域为：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，输入输出语言变量的隶属函数赋值表为：

a)E、ΔE、K_P、K_I、K_D隶属度赋值表

b)K_P控制规则为：

c)K_I控制规则为：

d)K_D控制规则为：

将上述三个控制规则表进行合并，得到如下49条模糊控制规则语句：

1)If(E is NB)and(ΔE is NB)then(Kp is PB)(Ki is NB)(Kd is PS)

2)If(E is NB)and(ΔE is NM)then(Kp is PB)(Ki is NB)(Kd is NS)

3)If(E is NB)and(ΔE is NS)then(Kp is PM)(Ki is NM)(Kd is NB)

4)If(E is NB)and(ΔE is ZO)then(Kp is PM)(Ki is NM)(Kd is NB)

5)If(E is NB)and(ΔE is PS)then(Kp is PS)(Ki is NS)(Kd is NB)

6)If(E is NB)and(ΔE is PM)then(Kp is ZO)(Ki is ZO)(Kd is NM)

7)If(E is NB)and(ΔE is PB)then(Kp is ZO)(Ki is ZO)(Kd is PS)

8)If(E is NM)and(ΔE is NB)then(Kp is PB)(Ki is NB)(Kd is PS)

9)If(E is NM)and(ΔE is NM)then(Kp is PB)(Ki is NB)(Kd is NS)

10)If(E is NM)and(ΔE is NS)then(Kp is PM)(Ki is NM)(Kd is NB)

11)If(E is NM)and(ΔE is ZO)then(Kp is PS)(Ki is NS)(Kd is NM)

12)If(E is NM)and(ΔE is PS)then(Kp is PS)(Ki is NS)(Kd is NM)

13)If(E is NM)and(ΔE is PM)then(Kp is ZO)(Ki is ZO)(Kd is NS)

14)If(E is NM)and(ΔE is PB)then(Kp is NS)(Ki is ZO)(Kd is ZO)

15)If(E is NS)and(ΔE is NB)then(Kp is PM)(Ki is NB)(Kd is ZO)

16)If(E is NS)and(ΔE is NM)then(Kp is PM)(Ki is NM)(Kd is NS)

17)If(E is NS)and(ΔE is NS)then(Kp is PM)(Ki is NS)(Kd is NM)

18)If(E is NS)and(ΔE is ZO)then(Kp is PS)(Ki is NS)(Kd is NM)

19)If(E is NS)and(ΔE is PS)then(Kp is ZO)(Ki is ZO)(Kd is NS)

20)If(E is NS)and(ΔE is PM)then(Kp is NS)(Ki is PS)(Kd is NS)

21)If(E is NS)and(ΔE is PB)then(Kp is NS)(Ki is PS)(Kd is ZO)

22)If(E is ZO)and(ΔE is NB)then(Kp is PM)(Ki is NM)(Kd is ZO)

23)If(E is ZO)and(ΔE is NM)then(Kp is PM)(Ki is NM)(Kd is NS)

24)If(E is ZO)and(ΔE is NS)then(Kp is PS)(Ki is NS)(Kd is NS)

25)If(E is ZO)and(ΔE is ZO)then(Kp is ZO)(Ki is ZO)(Kd is NS)

26)If(E is ZO)and(ΔE is PS)then(Kp is NS)(Ki is PS)(Kd is NS)

27)If(E is ZO)and(ΔE is PM)then(Kp is NM)(Ki is PM)(Kd is NS)

28)If(E is ZO)and(ΔE is PB)then(Kp is NM)(Ki is PM)(Kd is ZO)

29)If(E is PS)and(ΔE is NB)then(Kp is PS)(Ki is NM)(Kd is ZO)

30)If(E is PS)and(ΔE is NM)then(Kp is PS)(Ki is NS)(Kd is ZO)

31)If(E is PS)and(ΔE is NS)then(Kp is ZO)(Ki is ZO)(Kd is ZO)

32)If(E is PS)and(ΔE is ZO)then(Kp is NS)(Ki is PS)(Kd is ZO)

33)If(E is PS)and(ΔE is PS)then(Kp is NS)(Ki is PS)(Kd is ZO

34)If(E is PS)and(ΔE is PM)then(Kp is NM)(Ki is PM)(Kd is ZO)

35)If(E is PS)and(ΔE is PB)then(Kp is NM)(Ki is PB)(Kd is ZO)

36)If(E is PM)and(ΔE is NB)then(Kp is PS)(Ki is ZO)(Kd is PB)

37)If(E is PM)and(ΔE is NM)then(Kp is ZO)(Ki is ZO)(Kd is PS)

38)If(E is PM)and(ΔE is NS)then(Kp is NS)(Ki is PS)(Kd is PS)

39)If(E is PM)and(ΔE is ZO)then(Kp is NM)(Ki is PS)(Kd is PS)

40)If(E is PM)and(ΔE is PS)then(Kp is NM)(Ki is PM)(Kd is PS)

41)If(E is PM)and(ΔE is PM)then(Kp is NM)(Ki is PB)(Kd is PS)

42)If(E is PM)and(ΔE is PB)then(Kp is NB)(Ki is PB)(Kd is PB)

43)If(E is PB)and(ΔE is NB)then(Kp is ZO)(Ki is ZO)(Kd is PB)

44)If(E is PB)and(ΔE is NM)then(Kp is ZO)(Ki is ZO)(Kd is PM)

45)If(E is PB)and(ΔE is NS)then(Kp is NM)(Ki is PS)(Kd is PM)

46)If(E is PB)and(ΔE is ZO)then(Kp is NM)(Ki is PM)(Kd is PM)

47)If(E is PB)and(ΔE is PS)then(Kp is NM)(Ki is PM)(Kd is PS)

48)If(E is PB)and(ΔE is PM)then(Kp is NB)(Ki is PB)(Kd is PS)

49)If(E is PB)and(ΔE is PB)then(Kp is NB)(Ki is PB)(Kd is PB)。

3.如权利要求1所述的基于前馈-模糊PID控制的切纸机控制方法，其特征是，所述前馈控制的前馈传递函数为g(s)：式中K为张力与负载转矩的比值，C_m为转矩常数，R为电枢电阻，La为电枢电感，U_F为张力检测电压，s为复频率。