电气传动

２００９年

第３９卷

第８期

Ｅｌ，ＦＣＴＲｌＣＤＲＩＶＥ

２００９

Ｖ０１．３９

Ｎｏ．８

造纸机速度链的变论域模糊ＰＩＤ控制

韦延方１，董爱华１，吕国栋２，胡玉娜３

（１．河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作４５４００３；

２．焦作市多氟多化：ｒ－Ｓ［份有限公司，河南焦作４５４０００；

３．昆山市六丰机械工业有限公司，江苏昆山２１５３００）

摘要：为更好地克服造纸机速度链控制系统的非线性、时变及强耦合给控制带来的影响，在一般模糊控制

和模糊ＰＩＤ控制基础上，研究了基于变论域的模糊ＰＩＤ控制原理。采用伸缩因子的概念，提出了变论域的改

进模糊控制算法，使模糊控制规则可通过论域的压缩或膨胀派生出任意多条。仿真试验表明，该算法使控制

系统具有较一般模糊控制和常规模糊ＰＩＤ控制更高的稳态控制精度和良好的动态品质，验证了该设计的有

效性和一定的实用价值。

关键词：速度链；变论域；模糊ＰＩＤ；伸缩因子；仿真

中图分类号：ＴＰ２７３

文献标识码：Ａ

Ｆｕｚｚｙ

ＰＩＤ

ＣｏｎｔｒｏｌＢａｓｅｄ

ｏｎ

ＶａｒｉａｂｌｅＵｎｉｖｅｒｓｅ

ｆｏｒ

ＳｐｅｅｄＣｈａｉｎ

ｉｎ

Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ

Ｍａｃｈｉｎｅ

ＷＥＩ

Ｙａｎ—ｆａｎ９１，ＤＯＮＧＡｉ—ｈｕａｌ，ＬＵＧｕｏ－ｄｏｎ９２，ＨＵＹｕ—ｎａ３

（１．Ｓｃｈｏｏｌ

ｏｆ

ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄ

Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈｅｎａｎ

ＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，

Ｊｉａｏｚｕｏ４５４００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉａｏｚｕｏＤｕｏｆｕｄｕｏ

Ｃｈｅｍｉｃａｌ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ＳｔｏｃｋＣｏ．Ｌｔｄ，

Ｊｉａｏｚｕｏ

４５４０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；３．Ｋｕｎｓｈａｎ

Ｌｉｕｆｅｎｇ

Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ

Ｉｎｄｕｓｔｒｙ

Ｃｏ．ＬＴＤ，

Ｋｕｎｓｈａｎ

２１５３００，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｔｉｍｅ－ｖａｒｙｉｎｇａｎｄｓｔｒｏｎｇ—ｃｏｕｐｌｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎ

ｃｏｎ—

ｔｒｏｌｏｆ

ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ

ｍａｃｈｉｎｅｓｐｅｅｄｃｈａｉｎｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ

ｉｍｐｒｏｖｅｄｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｖａｒｉａｂｌｅｕｎｉｖｅｒｓｅ

ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅ

ｐｒｅｓｅｎｔ

ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒ０１．Ａｋｉｎｄｏｆ

ａｌｇｏｒｉｔｈｍ

ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｕｓｉｎｇ

ｔｈｅ

ｃｏｎｃｅｐｔ

ｏｆｃｏｎｓｔｒｉｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｄｅｒｉｖｅ

ａｎｙ

ｒｕｌｅｓｂｙｃｏｎｔｒａｃｔｉｎｇａｎｄｅｘｐａｎｄｉｎｇｔｈｅ

ｕｎｉｖｅｒｓｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｙｓｔｅｍ

ｕｓｉｎｇｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｃｈａｎｇｉｎｇ

ｕ—

ｎｉｖｅｒｓｅｐｒｏｄｕｃｅｓｓｕｐｅｒｉｏｒｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｕｚｚｙａｎｄｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ

ｉｎｂｏｔｈ

ｄｙｎａｍｉｃ

ａｎｄｓｔｅａｄｙａｓｐｅｃｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｉｔｓｖａｌｉｄｉｔｙａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｅｅｄｃｈａｉｎ；ｖａｒｉａｂｌｅｕｎｉｖｅｒｓｅ；ｆｕｚｚｙＰＩＤ；ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

１

引言

造纸生产线的生产工艺复杂，由于造纸机的

同步传动系统是一个典型的多变量、非线性、强耦

合系统，很难用精确的数学模型描述。造纸机系

统要求控制动态响应快、精度高，通常采用常规的

控制算法难以满足生产工艺的要求。由于常规模

糊控制的精度与变量数和控制规则有关，为了达

到较高的控制精度，将不得不增加语言变量，导致

控制规则呈几何级数增加。控制规则数目的增

加，既增大了制定模糊控制规则的困难，又使控制

软件的执行时间变长，影响控制系统的快速性，即

所谓的“规则爆炸”（ｒｕｌｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎ）问题［１］。常见

的解决方法是依靠模糊控制与经典控制相结合，

这种方法在某些情况下是可行的，但参数整定困

难，模糊控制与经典控制切换时容易引起振荡，鲁

棒性不强。

文献Ｅ２～４－１提出的变论域自适应模糊控制器

不但具有精度高的特点，而且模糊控制器的设计

也变得简单易行。为此，作者将基于变论域的自

适应模糊ＰＩＤ控制器应用于造纸生产线速度的

控制中，设计出了变论域自适应模糊ＰＩＤ控制器

的控制算法，并采用Ｍａｔｌａｂ的仿真软件包Ｓｉｍｕ—

ｌｉｎｋ进行了仿真试验，仿真结果证明该方法改善

作者简介：韦延方（１９８２一），男，硕士研究生，Ｅｍａｉｌ：ｍｅｉｌａｉｅｒ＠１６３．ｃｏｉｎ

５２

万方数据