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1概述
配料秤是鋼鐵廠燒結(jié)車間用于多種礦石精確配比的實(shí)時(shí)配料控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)。它將來自稱重傳感器的壓力信號(hào)和測(cè)速傳感器的速度信號(hào)經(jīng)解算后，得到物料的瞬時(shí)流量及其偏差值，并經(jīng)過模糊控制輸出控制信號(hào)給交流電機(jī)變頻調(diào)速器，從而改變皮帶速度及瞬時(shí)流量，實(shí)現(xiàn)精確配料的功能。
由于控制對(duì)象具有非線性、時(shí)滯性等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的PID控制無法滿足系統(tǒng)要求，所以我們采用模糊控制與P1D相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想。全部工作過程智能化，不用人工在線整定參數(shù)，只要代可調(diào)范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)最少節(jié)拍、無波紋控制。圖1為配料秤系統(tǒng)框圖。

2智能控制系統(tǒng)
在系統(tǒng)中模糊控制與PID控制相互配合協(xié)調(diào)工作。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差時(shí)、采用模糊凌制，因?yàn)槟：刂铺貏e適用于非線性、大干擾的情況；當(dāng)系統(tǒng)的偏差較小時(shí)，采用傳統(tǒng)的PID控制，因?yàn)镻ID控制的穩(wěn)態(tài)精度較高，能夠獲得較滿意的系統(tǒng)精度。在本系統(tǒng)中讓模糊控制起到自適應(yīng)PID控制器參數(shù)的自校正作用,模糊控制的輸出就是P1D的參數(shù)。
在系統(tǒng)軟件中，設(shè)計(jì)了變頻調(diào)速器的智能控制器，采用專家智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：智能控制器包括知識(shí)庫和推理機(jī)。
系統(tǒng)中知識(shí)庫包括采樣策略、模糊控制決策、PID參數(shù)整定決策,、推理機(jī)包括智能釆樣推理和模糊推理。智能控制器原理如圖2所示。

智能控制器工作過程包括采樣和控制兩個(gè)環(huán)節(jié)。在采樣過程，引入了智能采樣環(huán)節(jié)1SU,控制環(huán)節(jié)采用了模糊控制器。ISU的釆樣周期根據(jù)皮帶速度動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)整，以免頻繁采樣調(diào)節(jié)引起振蕩。在控制過程中，智能釆樣環(huán)節(jié)ISU實(shí)時(shí)辯識(shí)時(shí)滯系統(tǒng)中的有用信息,向模糊控制器傳送標(biāo)志；模糊控制器根據(jù)智能采樣環(huán)節(jié)ISU送來的標(biāo)志，用模糊決策進(jìn)行模糊推理、模式匹配及參數(shù)自整定，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
下面分別介紹智能采樣環(huán)節(jié)ISU和模糊控制器的原理與設(shè)計(jì)。
3智能采樣環(huán)節(jié)
由于一般被控對(duì)象均具有時(shí)滯性，若調(diào)節(jié)不當(dāng)，會(huì)引起震蕩從而導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械磨損。為此，弓I入了智能采樣環(huán)節(jié)ISU。通過智能釆樣環(huán)節(jié)對(duì)時(shí)滯系統(tǒng)狀態(tài)的正確判斷，以尋求最佳調(diào)節(jié)方案。ISU能實(shí)時(shí)識(shí)別輸入信號(hào)中的有用信息。當(dāng)識(shí)別時(shí)滯系統(tǒng)需要調(diào)節(jié)時(shí)，向模糊控制器發(fā)送調(diào)節(jié)標(biāo)志；若識(shí)別系統(tǒng)正處在調(diào)節(jié)之中或在精度范圍內(nèi)，則向模糊控制器傳送不調(diào)節(jié)標(biāo)志。智能采樣環(huán)節(jié)ISU原理框圖見圖3°把智能采樣環(huán)節(jié)ISU按框圖輸入計(jì)算機(jī),此時(shí)，計(jì)算機(jī)就具備了智能采樣的知識(shí)。

注：圖中△為容忍偏差之絕對(duì)值，取設(shè)定值的1%。
規(guī)則：
1.無偏差，不調(diào)節(jié).
2.偏差增大或偏差無變化且偏差大于允許偏差時(shí)，需調(diào)節(jié).
3.偏差變小或偏差無變化且偏差小于允許偏差時(shí)，不調(diào)節(jié).

4模糊控制器
所謂模糊控制就是語句控制。常用以下幾種形式：ifAthenB;ifAthenBelse;ifAandBthenCo模糊控制器是人們把長(zhǎng)期工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)成若干條規(guī)則（模糊決策），把這些規(guī)則輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)就模仿人的思維，根據(jù)模糊決策處理問題。文中模糊控制器的任務(wù)是：模式匹配、參數(shù)整定，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。圖4為系統(tǒng)模糊控制決策框圖。
交流電機(jī)變頻調(diào)速器控制規(guī)則：
1.大偏差(IE(k)|>=10%),用P調(diào)節(jié)可以使系統(tǒng)響應(yīng)快；
2.小偏差(△=<|E(k)|<10%),用增量I調(diào)節(jié)，以便消除靜差，提高控制精度；
3.可容忍偏差(IE(k)|<△),不調(diào)節(jié)，以免頻繁調(diào)節(jié)引起振蕩現(xiàn)象，造成機(jī)械磨損；

4.限幅調(diào)節(jié), 以免超調(diào), 造成振蕩

綜上所述，計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)了智能釆樣環(huán)節(jié)ISU的采樣策略、模糊控制決策、參數(shù)整定決策。計(jì)算機(jī)工作時(shí)，智能釆樣環(huán)節(jié)ISU把實(shí)時(shí)辨識(shí)的釆樣信號(hào)傳給模糊控制器，模糊控制器則用模糊決策進(jìn)行模糊推理，對(duì)釆樣結(jié)果進(jìn)行模式識(shí)別，再進(jìn)行參數(shù)自整定，從而達(dá)到自動(dòng)控制的目的。
本系統(tǒng)硬件采用8098單片機(jī)，軟件程序用MCS-96匯編語言編寫，采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法及抗干擾措施，使系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力大為增強(qiáng)。該系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)較傳統(tǒng)PID控制明顯改善，配料精度優(yōu)于1%FS,超調(diào)量小于5%,系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間小于15S。在某鋼廠燒結(jié)車間實(shí)際使用中效果良好。

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