Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,造纸机模糊控制系统的设计,第1页，共20页。,工艺介绍,打浆车间送来的浓纸浆在混合箱与白水混合稀释后形成稀纸浆，经过除砂装置去除浆料中的尘埃和浆团，通过网前箱流布在铜网上。纸浆在铜网上经自然滤水，形成湿纸页，经压榨部脱水后，连续经过两组烘缸干燥，最后经压光作为成品纸，上卷筒卷取，其工艺流程图如下所示,第2页，共20页。,造纸机工艺流程图,第3页，共20页。,成纸水分含量是纸业最重要的质量指标之一。水分过高，会导致出现气泡，水斑等纸病,而过低则会导致纸页发脆，易断，同时还会多用蒸汽，使耗能增加,在长达数十米的纸机流程中，影响成纸水分的因素很多，其中最主要的是湿纸页在烘干的热传递情况和成纸定量水分的耦合。由于蒸汽压力时可测的，一般将它视为纸水分的控制变量。,烘干部有3组共20多只直径1m左右的烘缸，要以定量关系式准确地描述纸页在烘干过程中的机理是十分困难的，因此，采用模糊控制器控制成纸水分较为合适可行,第4页，共20页。,（4）进行模糊判决，并生成控制输出查询表,Matlab仿真结果如下：,对各模糊子集确定量化论域中各元素的隶属函数可得到隶属函数表。,首先将求得的量化因子，比例因子等参数置入PLC中，,其实现有多种形式，在此我们仅讨论模糊控制如何在PLC上实现的,（4）进行模糊判决，并生成控制输出查询表,模糊控制器的设计通常可分为离线设计和在线设计，离线设计就是根据操作人员的先验知识，确定模糊控制规则到生成模糊控制查询表的完整过程。,纸浆在铜网上经自然滤水，形成湿纸页，经压榨部脱水后，连续经过两组烘缸干燥，最后经压光作为成品纸，上卷筒卷取，其工艺流程图如下所示,并根据给出的合成推理规则进行推理运算，最后又最大隶属度函数判决原则，可得到供模糊控制器动态控制时控制表如下表所示,Matlab仿真结果如下：,（4）进行模糊判决，并生成控制输出查询表,其实现有多种形式，在此我们仅讨论模糊控制如何在PLC上实现的,其控制流程图如下所示,模糊控制器的设计,模糊控制器的设计通常可分为离线设计和在线设计，离线设计就是根据操作人员的先验知识，确定模糊控制规则到生成模糊控制查询表的完整过程。它包括输入量量化，确定模糊子集和模糊关系矩阵，进行模糊判决，并建立控制输出查询表等内容。,第5页，共20页。,关于成纸水分控制的先验知识可定性归纳为：,1 如果水分低于给定值，就减少进入烘缸的蒸汽，降低烘缸温度，使水分值升高，反之，则增加蒸汽量，使水分值降低。,2 如果水分偏离给定值较小，只需调节2段蒸汽量，但在偏离较大时应同时调节1,2两段的蒸汽量,3 由于烘缸升温快而降温较慢，故在调节时关汽应快些,第6页，共20页。,（1）量化,设e和ec分别代表偏差和偏差变化率，其基本论域为,将其基本论域量化为,第7页，共20页。,（2）确定模糊子集,得到量化论域后，对各变量定义模糊子集。令,式中，和 分别为X，Y的模糊子集，可用语言变量PB,PM,NM,NB等表示。对各模糊子集确定量化论域中各元素的隶属函数可得到隶属函数表。,设 ,分别为1，2段蒸汽的控制量，相应的论域为,第8页，共20页。,（3）确定模糊关系与控制输出模糊子集,根据操作经验，设定一组模糊控制规则为,If and then and 其模糊关系为,当给定x=,y=时，则由模糊合成规则推理得到,（4）进行模糊判决，并生成控制输出查询表,第9页，共20页。,模糊控制器的在线实现,在系统设计时，令,第10页，共20页。,对 的隶属度函数,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,PB,0.1,0.4,0.8,1.0,PM,0.2,0.7,1.0,0.2,PS,0.3,0.8,1.0,0.5,0.1,ZO,0.1,0.6,1.0,0.6,0.1,NS,0.1,0.5,1.0,0.8,0.3,NM,0.2,0.7,1.0,0.7,0.2,NB,1.0,0.8,0.4,0.1,第11页，共20页。,（4）进行模糊判决，并生成控制输出查询表,首先将求得的量化因子，比例因子等参数置入PLC中，,根据离线计算好的模糊控制表可得到控制输出量u,再乘以相应量化因子即可得到当前控制量的实际值,2 如果水分偏离给定值较小，只需调节2段蒸汽量，但在偏离较大时应同时调节1,2两段的蒸汽量,水分过高，会导致出现气泡，水斑等纸病,而过低则会导致纸页发脆，易断，同时还会多用蒸汽，使耗能增加,根据操作经验，设定一组模糊控制规则为,模糊控制器的设计通常可分为离线设计和在线设计，离线设计就是根据操作人员的先验知识，确定模糊控制规则到生成模糊控制查询表的完整过程。,它包括输入量量化，确定模糊子集和模糊关系矩阵，进行模糊判决，并建立控制输出查询表等内容。,纸浆在铜网上经自然滤水，形成湿纸页，经压榨部脱水后，连续经过两组烘缸干燥，最后经压光作为成品纸，上卷筒卷取，其工艺流程图如下所示,关于成纸水分控制的先验知识可定性归纳为：,设 ,分别为1，2段蒸汽的控制量，相应的论域为,其实现有多种形式，在此我们仅讨论模糊控制如何在PLC上实现的,这是假设只有2段蒸汽的情况下得到的，要将它用于有两段蒸汽的情况，必须经过变换。,纸浆在铜网上经自然滤水，形成湿纸页，经压榨部脱水后，连续经过两组烘缸干燥，最后经压光作为成品纸，上卷筒卷取，其工艺流程图如下所示,模糊控制器的设计通常可分为离线设计和在线设计，离线设计就是根据操作人员的先验知识，确定模糊控制规则到生成模糊控制查询表的完整过程。,并根据给出的合成推理规则进行推理运算，最后又最大隶属度函数判决原则，可得到供模糊控制器动态控制时控制表如下表所示,这是假设只有2段蒸汽的情况下得到的，要将它用于有两段蒸汽的情况，必须经过变换。取,则,第12页，共20页。,模糊控制表,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,-6,7,7,6,6,4,4,4,2,1,1,0,0,0,-5,7,7,6,6,4,4,4,2,1,1,0,0,0,-4,7,7,6,6,4,4,4,2,2,1,1,0,0,-3,6,6,6,6,5,5,5,2,2,0,-2,-2,-2,-2,6,6,6,6,4,4,1,0,0,-3,-4,-4,-4,-1,6,6,6,6,4,4,1,0,-3,-3,-4,-4,-4,0,6,6,6,6,4,1,0,-1,-4,-6,-6,-6,-6,1,4,4,4,3,-1,0,-1,-4,-4,-6,-6,-6,-6,2,4,4,4,2,0,0,-1,-4,-4,-6,-6,-6,-6,3,2,2,2,0,0,0,-1,-3,-3,-6,-6,-6,-6,4,0,0,0,-1,-1,-3,-4,-4,-4,-6,-6,-7,-7,5,0,0,0,-1,-1,-2,-4,-4,-4,-6,-6,-7,-7,6,0,0,0,-1,-1,-1,-4,-4,-4,-6,-6,-7,-7,第13页，共20页。,在小偏差时，为消除余差，应考虑积分作用。整个成纸水分模糊控制系统结构如下图所示,第14页，共20页。,硬件实现,其实现有多种形式，在此我们仅讨论模糊控制如何在PLC上实现的,首先将求得的量化因子，比例因子等参数置入PLC中，,采集到的变量误差e误差变化率ec置入数据存储区,先经过限辐处理,再按给定量化因子量化,并对应到模糊集论域中的相应元素,由此查询模糊控制表,根据离线计算好的模糊控制表可得到控制输出量u,再乘以相应量化因子即可得到当前控制量的实际值,其控制流程图如下所示,第15页，共20页。,流程图,第16页，共20页。,Matlab仿真结果如下：,1：仿真结构图,第17页，共20页。,2：仿真结果图,第18页，共20页。,结 论,在此，我们取一个近似的对象传递函数进行仿真，由结果可以看出模糊控制上升时间较短，没有超调，而且积分部分有效地消除了系统偏差，拥有较好的控制性能。,第19页，共20页。,参考文献1 刘金琨先进 PID 控制 MATLAB 仿真（第2版）电子工业出版社，20042 吴晓莉，林哲辉等MATLAB 辅助模糊系统设计 西安电子科技大学出版社，20023 孙增圻等，智能控制理论与技术北京：清华大学出版社，20004 蔡自兴，智能控制（第二版）电子工业出版社，20045 冯冬青，谢宋和等，模糊智能控制化学工业出版社，1998,第20页，共20页。,