模糊控制器用于纸张水分定量控制的研究

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近年来,模糊控制技术在工业过程中的成功实践促使模糊理论飞速的发展。采用模糊控制系统的实质就是将人类的知识嵌入到实际工程系统中。定量水分控制系统是保证纸张质量的重要环节,其非线性和时变性又需要采取先进的智能控制手段。本文以中型定量纸机为研究对象,对纸张的定量水分控制技术进行深入研究。在此基础上提出多种复合模糊控制方案,并将其有效的应用于定量水分控制系统中。文章的主要研究内容有以下几个方面。   文章首先介绍了定量水分技术的发展历程和目前存在的问题。提出抄纸过程的时变性和非线性,需要采用先进的智能控制技术。而模糊控制不依赖于数学模型,又具有良好的鲁棒性,比较适合应用于定量水分控制系统。   针对1760纸机,文章采用系统辨识和机理相结合的手段建立了定量水分的数学模型。通过分析其传递函数,得出定量水分之间存在较大的耦合和时滞。介绍了常用的解耦方法和消除时滞的策略。并利用对角线解耦法解除了定量水分的关联,利用Smith预估器消除系统的时滞。   介绍了模糊控制理论,从常规的模糊算法入手,设计出浓度控制系统和定量水分控制系统的模糊控制器。仿真研究结果表明模糊控制器具有较高的控制精度,且具有超调小,稳态响应快的优点。   进一步研究发现常规模糊控制的输出相当于PD控制,只是加入了人工经验。为了减少系统的稳态误差,提出PID型模糊控制方案,通过引入积分因子消除稳态误差。为了克服系统的时变性和非线性,提出参数自校正模糊控制器在线修改积分因子的权重,设计出自适应模糊PID控制器在线调整PID的控制参数。仿真结果表明,以上提出的复合模糊控制方案均具有良好的效果,可以将其应用到定量水分控制系统中。   最后总结了全文所做的工作,提出了若干关键技术还需要做进一步深入研究。
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