Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,造紙機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),第1頁，共20頁。,工藝介紹,打漿車間送來的濃紙漿在混合箱與白水混合稀釋后形成稀紙漿，經(jīng)過除砂裝置去除漿料中的塵埃和漿團(tuán)，通過網(wǎng)前箱流布在銅網(wǎng)上。紙漿在銅網(wǎng)上經(jīng)自然濾水，形成濕紙頁，經(jīng)壓榨部脫水后，連續(xù)經(jīng)過兩組烘缸干燥，最后經(jīng)壓光作為成品紙，上卷筒卷取，其工藝流程圖如下所示,第2頁，共20頁。,造紙機(jī)工藝流程圖,第3頁，共20頁。,成紙水分含量是紙業(yè)最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。水分過高，會導(dǎo)致出現(xiàn)氣泡，水斑等紙病,而過低則會導(dǎo)致紙頁發(fā)脆，易斷，同時(shí)還會多用蒸汽，使耗能增加,在長達(dá)數(shù)十米的紙機(jī)流程中，影響成紙水分的因素很多，其中最主要的是濕紙頁在烘干的熱傳遞情況和成紙定量水分的耦合。由于蒸汽壓力時(shí)可測的，一般將它視為紙水分的控制變量。,烘干部有3組共20多只直徑1m左右的烘缸，要以定量關(guān)系式準(zhǔn)確地描述紙頁在烘干過程中的機(jī)理是十分困難的，因此，采用模糊控制器控制成紙水分較為合適可行,第4頁，共20頁。,（4）進(jìn)行模糊判決，并生成控制輸出查詢表,Matlab仿真結(jié)果如下：,對各模糊子集確定量化論域中各元素的隸屬函數(shù)可得到隸屬函數(shù)表。,首先將求得的量化因子，比例因子等參數(shù)置入PLC中，,其實(shí)現(xiàn)有多種形式，在此我們僅討論模糊控制如何在PLC上實(shí)現(xiàn)的,（4）進(jìn)行模糊判決，并生成控制輸出查詢表,模糊控制器的設(shè)計(jì)通?？煞譃殡x線設(shè)計(jì)和在線設(shè)計(jì)，離線設(shè)計(jì)就是根據(jù)操作人員的先驗(yàn)知識，確定模糊控制規(guī)則到生成模糊控制查詢表的完整過程。,紙漿在銅網(wǎng)上經(jīng)自然濾水，形成濕紙頁，經(jīng)壓榨部脫水后，連續(xù)經(jīng)過兩組烘缸干燥，最后經(jīng)壓光作為成品紙，上卷筒卷取，其工藝流程圖如下所示,并根據(jù)給出的合成推理規(guī)則進(jìn)行推理運(yùn)算，最后又最大隸屬度函數(shù)判決原則，可得到供模糊控制器動態(tài)控制時(shí)控制表如下表所示,Matlab仿真結(jié)果如下：,（4）進(jìn)行模糊判決，并生成控制輸出查詢表,其實(shí)現(xiàn)有多種形式，在此我們僅討論模糊控制如何在PLC上實(shí)現(xiàn)的,其控制流程圖如下所示,模糊控制器的設(shè)計(jì),模糊控制器的設(shè)計(jì)通?？煞譃殡x線設(shè)計(jì)和在線設(shè)計(jì)，離線設(shè)計(jì)就是根據(jù)操作人員的先驗(yàn)知識，確定模糊控制規(guī)則到生成模糊控制查詢表的完整過程。它包括輸入量量化，確定模糊子集和模糊關(guān)系矩陣，進(jìn)行模糊判決，并建立控制輸出查詢表等內(nèi)容。,第5頁，共20頁。,關(guān)于成紙水分控制的先驗(yàn)知識可定性歸納為：,1 如果水分低于給定值，就減少進(jìn)入烘缸的蒸汽，降低烘缸溫度，使水分值升高，反之，則增加蒸汽量，使水分值降低。,2 如果水分偏離給定值較小，只需調(diào)節(jié)2段蒸汽量，但在偏離較大時(shí)應(yīng)同時(shí)調(diào)節(jié)1,2兩段的蒸汽量,3 由于烘缸升溫快而降溫較慢，故在調(diào)節(jié)時(shí)關(guān)汽應(yīng)快些,第6頁，共20頁。,（1）量化,設(shè)e和ec分別代表偏差和偏差變化率，其基本論域?yàn)?將其基本論域量化為,第7頁，共20頁。,（2）確定模糊子集,得到量化論域后，對各變量定義模糊子集。令,式中，和 分別為X，Y的模糊子集，可用語言變量PB,PM,NM,NB等表示。對各模糊子集確定量化論域中各元素的隸屬函數(shù)可得到隸屬函數(shù)表。,設(shè) ,分別為1，2段蒸汽的控制量，相應(yīng)的論域?yàn)?第8頁，共20頁。,（3）確定模糊關(guān)系與控制輸出模糊子集,根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定一組模糊控制規(guī)則為,If and then and 其模糊關(guān)系為,當(dāng)給定x=,y=時(shí)，則由模糊合成規(guī)則推理得到,（4）進(jìn)行模糊判決，并生成控制輸出查詢表,第9頁，共20頁。,模糊控制器的在線實(shí)現(xiàn),在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，令,第10頁，共20頁。,對 的隸屬度函數(shù),-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頁，共20頁。,（4）進(jìn)行模糊判決，并生成控制輸出查詢表,首先將求得的量化因子，比例因子等參數(shù)置入PLC中，,根據(jù)離線計(jì)算好的模糊控制表可得到控制輸出量u,再乘以相應(yīng)量化因子即可得到當(dāng)前控制量的實(shí)際值,2 如果水分偏離給定值較小，只需調(diào)節(jié)2段蒸汽量，但在偏離較大時(shí)應(yīng)同時(shí)調(diào)節(jié)1,2兩段的蒸汽量,水分過高，會導(dǎo)致出現(xiàn)氣泡，水斑等紙病,而過低則會導(dǎo)致紙頁發(fā)脆，易斷，同時(shí)還會多用蒸汽，使耗能增加,根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定一組模糊控制規(guī)則為,模糊控制器的設(shè)計(jì)通?？煞譃殡x線設(shè)計(jì)和在線設(shè)計(jì)，離線設(shè)計(jì)就是根據(jù)操作人員的先驗(yàn)知識，確定模糊控制規(guī)則到生成模糊控制查詢表的完整過程。,它包括輸入量量化，確定模糊子集和模糊關(guān)系矩陣，進(jìn)行模糊判決，并建立控制輸出查詢表等內(nèi)容。,紙漿在銅網(wǎng)上經(jīng)自然濾水，形成濕紙頁，經(jīng)壓榨部脫水后，連續(xù)經(jīng)過兩組烘缸干燥，最后經(jīng)壓光作為成品紙，上卷筒卷取，其工藝流程圖如下所示,關(guān)于成紙水分控制的先驗(yàn)知識可定性歸納為：,設(shè) ,分別為1，2段蒸汽的控制量，相應(yīng)的論域?yàn)?其實(shí)現(xiàn)有多種形式，在此我們僅討論模糊控制如何在PLC上實(shí)現(xiàn)的,這是假設(shè)只有2段蒸汽的情況下得到的，要將它用于有兩段蒸汽的情況，必須經(jīng)過變換。,紙漿在銅網(wǎng)上經(jīng)自然濾水，形成濕紙頁，經(jīng)壓榨部脫水后，連續(xù)經(jīng)過兩組烘缸干燥，最后經(jīng)壓光作為成品紙，上卷筒卷取，其工藝流程圖如下所示,模糊控制器的設(shè)計(jì)通常可分為離線設(shè)計(jì)和在線設(shè)計(jì)，離線設(shè)計(jì)就是根據(jù)操作人員的先驗(yàn)知識，確定模糊控制規(guī)則到生成模糊控制查詢表的完整過程。,并根據(jù)給出的合成推理規(guī)則進(jìn)行推理運(yùn)算，最后又最大隸屬度函數(shù)判決原則，可得到供模糊控制器動態(tài)控制時(shí)控制表如下表所示,這是假設(shè)只有2段蒸汽的情況下得到的，要將它用于有兩段蒸汽的情況，必須經(jīng)過變換。取,則,第12頁，共20頁。,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頁，共20頁。,在小偏差時(shí)，為消除余差，應(yīng)考慮積分作用。整個(gè)成紙水分模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示,第14頁，共20頁。,硬件實(shí)現(xiàn),其實(shí)現(xiàn)有多種形式，在此我們僅討論模糊控制如何在PLC上實(shí)現(xiàn)的,首先將求得的量化因子，比例因子等參數(shù)置入PLC中，,采集到的變量誤差e誤差變化率ec置入數(shù)據(jù)存儲區(qū),先經(jīng)過限輻處理,再按給定量化因子量化,并對應(yīng)到模糊集論域中的相應(yīng)元素,由此查詢模糊控制表,根據(jù)離線計(jì)算好的模糊控制表可得到控制輸出量u,再乘以相應(yīng)量化因子即可得到當(dāng)前控制量的實(shí)際值,其控制流程圖如下所示,第15頁，共20頁。,流程圖,第16頁，共20頁。,Matlab仿真結(jié)果如下：,1：仿真結(jié)構(gòu)圖,第17頁，共20頁。,2：仿真結(jié)果圖,第18頁，共20頁。,結(jié) 論,在此，我們?nèi)∫粋€(gè)近似的對象傳遞函數(shù)進(jìn)行仿真，由結(jié)果可以看出模糊控制上升時(shí)間較短，沒有超調(diào)，而且積分部分有效地消除了系統(tǒng)偏差，擁有較好的控制性能。,第19頁，共20頁。,參考文獻(xiàn)1 劉金琨先進(jìn) PID 控制 MATLAB 仿真（第2版）電子工業(yè)出版社，20042 吳曉莉，林哲輝等MATLAB 輔助模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì) 西安電子科技大學(xué)出版社，20023 孫增圻等，智能控制理論與技術(shù)北京：清華大學(xué)出版社，20004 蔡自興，智能控制（第二版）電子工業(yè)出版社，20045 馮冬青，謝宋和等，模糊智能控制化學(xué)工業(yè)出版社，1998,第20頁，共20頁。,