基于自适应模糊免疫pid的轧花自动控制系统

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1、第29卷第23期农业工程学报Vol.29No.23302013年12月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringDec.2013基于自适应模糊免疫PID的轧花自动控制系统1,21※董全成，冯显英（1.山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南250061；2.济南大学机械工程学院，济南250022）摘要：轧花自动控制是棉花加工过程自动化的重要环节，对棉花加工质量、产量等有着重要影响。以轧花机喂花辊的转速作为控制量，在含潮率、籽棉等级等因素发生变化时，通过调节喂花辊转速，

2、来实时控制喂花量大小，以保持合适的籽棉卷的密度，来达到轧花自动控制的目的。根据轧花工艺特点，用模糊控制、免疫控制与传统PID控制相结合，设计了自适应模糊免疫PID控制系统来控制喂花辊的转速，通过实时修正PID参数来保持控制系统的稳定性。用Matlab对自适应模糊免疫PID、模糊免疫PID和自适应模糊PID3种控制系统进行了仿真比较分析，同时对基于自适应模糊免疫PID控制的轧花实时运行数据进行了分析，仿真及运行结果表明所设计控制系统在轧花自动控制中是有效和可行的，其在稳定性、鲁棒性上比其他2种智能控制系统性能优越。该控制方法为轧花自动控制提供了

3、一种新的控制策略。关键词：棉花，模糊控制，加工，轧花，免疫控制，PIDdoi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.23.005中图分类号：TP2文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-23-0030-08董全成，冯显英.基于自适应模糊免疫PID的轧花自动控制系统[J].农业工程学报，2013，29(23)：30－37.DongQuancheng,FengXianying.Cotton-ginautomationbyusingadaptivefuzzyimmunePIDcontroller[J].Tran

4、sactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(23):30－37.(inChinesewithEnglishabstract)有可压缩性，所以即使精确的数学模型也会随棉花0引言的性状变化而发生参数改变，所以轧花自动控制较棉花加工过程比较复杂，加工过程不稳定，故难实现。国内外许多专家对其进行了研究，随着控障或事故频发，而轧花作为棉花加工过程中的重要制理论的发展，很多专家将智能控制引入到了棉花环节更是如此。由于受回潮率、籽棉等

5、级等因素的[1-8]加工的自动控制中，并取得了一定的效果。例如：影响，轧花机工作时锯齿辊筒负荷不稳定，籽棉卷[9]美国的HoltG等采用了田口鲁棒设计法，优化了密度大小变化频繁。籽棉卷密度过大可能会产生堵轧花机锯齿辊筒转速、喂花辊转速等，以保持合适塞，密度过小则会导致生产效率降低，皮棉产量下[10]的皮棉纤维长度；山东大学的张承慧等提出了利降，衣亏增加。这些因素对棉花加工质量、加工的用模糊输出来进行PID参数的实时整定，以适应复顺利进行和生产效率的提高都有着重要影响。因杂多变的轧花过程，弥补了精确的轧花模型难以建此，实时准确地判断籽棉卷密度及

6、其运动情况，在立的缺点，并应用于工业实践，取了良好的效果；此基础上进行有效控制，是轧花自动控制的关键，[11]上海理工大学的王少林等引入了智能专家系统它不仅有利于提高轧花产量、质量，而且对搞好安控制策略用于轧花自动控制，对轧花系统参数的多全生产也有十分重要的意义。变具有较强的适应性。本文在对多种智能控制算法轧花工作过程是一个非线性且有大延时的复比较的基础上，设计了自适应模糊免疫PID控制系杂系统，难以建立精确的数学模型，又由于棉花具统来对轧花过程进行自动控制，充分利用了模糊控制、免疫控制和自适应PID控制的优点。该控制系收稿日期：2013-0

7、4-12修订日期：2013-10-29统的3个PID参数通过模糊输出可根据实际加工状基金项目：科技支疆专项计划资助项目（2011ABO17）；济南“泉城学况进行自适应调节，同时利用免疫反馈算法增加了者”建设工程资助项目（201109）影响系统快速响应的比例系数的串级控制。该控制作者简介：董全成（1980－），男，河北献县人，博士生，主要从事机系统已应用于山东大学与山东天鹅棉业机械股份电一体化、智能检测与控制方面的研究。济南山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室/济南大学机械工程学院，250061。有限公司联合开发的棉花加工智能控制中，实践表

8、Email：d-q-c@163.com明，该系统既满足了轧花加工过程的复杂性，又适※通信作者：冯显英（1965－），男，山东济宁人，教授，博士生导师，应了棉花加工时