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1、板形模糊控制技術的發(fā)展朱洪濤 呂程 劉相華 王國棟 馬文忠 張文學摘 要：簡要介紹了模糊邏輯在板形控制中的應用背景、研究狀況及發(fā)展，探討了板形模糊控制的策略，為提高板形控制精度提供了新的方案。關鍵詞：模糊邏輯；板形控制；新方案DevelopmentoffuzzytechnologyforshapecontrolZHUHong-tao1,LUCheng1,LIUXiang-hua1,WANGGuo-dong1,MAWen-zhong2，ZHANGWen-xue2.(1.StateKeyLab.ofRollingandAutomation,NortheasternUni
2、versity,Shenyang110006,China;2.BaoshanIron&Steel(Group)Co.)Abstract:Theapplicationbackground,researchprogressanddevelopmentoffuzzylogicinshapecontrolarebrief～lyintroduced,andtheshapecontrolstrategyisdiscussed.Inordertoimproveprecisionofshapecontrol,anewschemeisputforward.Keywords:fuzzy
3、logic;shapecontrol;newscheme1 前言 為改善產(chǎn)品質(zhì)量及提高生產(chǎn)率，板形控制日益成為鋼鐵企業(yè)面臨的重要課題。板形受大量非線性因素，如軋輥原始凸度、彎輥力、軋制速度、溫度分布及來料缺陷等的影響。而且，軋制過程的動態(tài)特性使控制中難以考慮所有影響因素，因此板形控制十分復雜?！ “逍慰刂仆ǔ＝⒃诨跀?shù)學模型的現(xiàn)代控制理論基礎上，但其具有的復雜非線性使得難以建立精確的控制模型。當模型不能很好完成控制工作時，操作者必須手工干預。操作者的經(jīng)驗對于板形控制的穩(wěn)定進行及精度提高具有重要意義?！ ‰S著知識處理技術的發(fā)展，智能控制日益實用。在智能控制中，無論
4、是神經(jīng)網(wǎng)絡還是模糊邏輯都是以實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和操作者的經(jīng)驗為基礎的。近年來，模糊邏輯在板形控制中的應用研究得到迅猛發(fā)展。2 模糊控制的發(fā)展及在板形控制中的導入 自1965年L.A.Zadeh提出模糊集合論以來，逐漸發(fā)展產(chǎn)生了模糊控制這一新型控制理論。1974年，Mamdani首先將模糊控制用于鍋爐和蒸汽機的控制。此后，模糊控制的發(fā)展主要經(jīng)歷了基本模糊控制、自組織模糊控制和智能模糊控制3個階段?！ ‰S著模糊控制技術的發(fā)展完善，板形模糊控制的研究日益受到重視。早期研究工作主要集中于一些常規(guī)控制方法不能獲得較好控制品質(zhì)的情況，如軋輥噴射冷卻模糊控制［1～2］；特殊形式軋機（
5、森吉米爾軋機）的板形控制［3～4］。自1995年以來，韓國科學與技術高等學院的Jong-YeobJung等人就普通六輥軋機的板形控制進行了系列、詳細的研究，探討了利用模糊邏輯進行六輥軋機板形控制的可行性，研究了對稱板形的動態(tài)及靜態(tài)控制特性。近來，Jong-YeobJung等已將模糊邏輯應用于控制包括非對稱板形在內(nèi)的任意板形，取得了較大進展［5～6］。我國對板形模糊控制的研究也進行了一定程度的探討，但距國際先進水平尚有一定差距。3 模糊邏輯在板形控制中的應用3.1 六輥軋機板形模糊控制 六輥軋機輥系由支撐輥、中間輥和工作輥組成。板形控制機構為工作輥及中間輥彎輥。其板
6、形控制系統(tǒng)采用4次多項式來描述板形： ?。?）式中，x為經(jīng)過正規(guī)化后沿板寬方向各點距中心的距離（-1≤x≤1）；λ1～λ4為板形系數(shù)，可用最小二乘法獲得。 為描述板形，引入板形參數(shù)Λ1～Λ4,非對稱板形參數(shù)對稱板形參數(shù)Λ2=λ2+λ4、Λ4=λ2/2+λ4/4。板形參數(shù)在模糊控制系統(tǒng)中作為輸入量?！ 《x變量lamp和lamm,lamp=Λ1+Λ2(W/S側),lamm=-Λ1+Λ2（D/S側）。其中，lamp和lamm被用來計算非對稱板形彎輥加權因子，也作為輸入變量被引入系統(tǒng)?！ ∮脤ΨQ板形參數(shù)Λ2和Λ4進行模糊推理，計算工作輥和中間輥的彎輥力（△Fw和△Fi）
7、．在這種情況下，彎輥力在W/S側和D/S側是相等的．但是，控制任意板形時，僅用△Fw和△Fi控制具有明顯的缺陷。因此，采用2級模糊控制的方式：第1級用Λ2和Λ4計算對稱彎輥力，第2級用lamp和lamm計算W/S側和D/S側加權彎輥力。圖1為對任意板形的模糊控制算法圖。圖1 六輥軋機任意板形模糊控制算法圖 第1級對稱板形控制，為提高精度和加速收斂，分粗調(diào)和精調(diào)2種方式。粗調(diào)控制時，輸入變量采用三角形隸屬度函數(shù)，論域為[-7,7],語言變量包括LPB,PB,PM,PS,ZE,NS,NM,NB,LNB。精調(diào)控制也采用三角形隸屬度函數(shù)，語言變量為LN,SN,ZE,S
