[发明专利]基于前馈-模糊PID控制的切纸机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于前馈-模糊PID控制的切纸机控制方法。

背景技术

现场圆筒切刀式切纸机的主要结构如图1所示，由退纸辊1、纵向切刀2、第一送纸辊3、第一横向切刀4、第二送纸辊5、第二横向切刀6、导纸辊7、张力传感器8等组成。工作时首先原纸从退纸辊1上的纸卷出来后，经过纵向切刀2将宽幅纸裁切成满足要求的2条或者几条窄幅纸，然后通过第一送纸辊3向前传送，其中1条纸带直接送到第一横向切刀4，另1条纸带继续向前通过第二送纸辊5送到第二横向切刀6，然后将纸横切成合乎要求的纸张，最后通过传送带送到接纸台打包。纵向切刀的位置可以改变以调整纸带的宽度，它不需要进行速度控制。两送纸辊的速度根据设计的要求进行调节，两横向切刀的速度由切纸长度和送纸速度决定。两横向切刀旋转1周切纸1次，当改变切纸长度或送纸速度，或者两者同时改变时，切刀的速度必须同时做出相应的改变。因此，对切刀速度的同步控制决定了切纸精度。

原切纸机控制系统采用的控制方式为：单闭环控制加比值控制，如图2所示，原系统缺点如下：

1.采用传统的PID调节器，送纸辊线速度V抗扰能力较差，参数修改不方便，不能进行自整定等缺点。

2.切刀控制以送纸辊实际速度V作为设定值，采用比值控制。由于外界扰动存在，送纸辊线速度V容易变化，因此切刀控制属于随动控制系统，并且切刀转速n具有一定的滞后性，所以很难保证切长L的精度。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种基于前馈-模糊PID控制的切纸机控制方法，它通过前馈控制能够大大抵消外界扰动，获得良好的控制效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

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，在切纸完成后，停机；

1.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，提高系统的动态响应和稳态特性，即应用模糊控制规则，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；

2.模糊控制具体计算：前面所述误差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)