模糊免疫PID 控制在铁芯卷绕纠偏中的应用

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1、模糊免疫PID控制在铁芯卷绕纠偏中的应用万宗顺，石金华（东华大学信息科学与技术学院，上海200051）摘要：本文将模糊控制和免疫反馈机理与传统的PID控制相结合，设计了一种模糊免疫PID控制器并将它应用在新型变压器卷铁芯成型卷绕纠偏控制系统中。仿真研究表明，该控制器具有使系统超调量小、调整时间短、鲁棒性好且算法简单等优点，可明显提高纠偏系统的性能。关键词：模糊控制；免疫PID；纠偏中图分类号TP273文献标识码BApplicationofthefuzzyimmunePIDincorrectingde

2、viationofironcorecontrolsystemWanZongShun，ShiJinHua(SchoolofinformationScienceandtechnologyDongHuaUniversity，ShangHai200051)Abstract:WiththecombinationoffuzzycontrolandimmunefeedbackmechanismwiththeconventionPIDcontrol,afuzzyimmunePIDcontrollerispresen

3、ted.Thecontrollerisappliedtothecorrectingdeviationofironcorecontrolsystem.TheMATLAB'ssimulationexperimentsprovethatthesystemwiththecontrollerhaspropertiesofnoovershoot,Quickresponse,goodrobustandthealgorithmissimple.TheresultsshowthatthefuzzyimmunePIDc

4、ontrollercanimprovetheperformanceofsystemobviously.Keywords:Fuzzycontrol；ImmunePID；Correctingdeviation1引言模糊控制器是一种近年来发展很快的新型控制器，它能够方便地将专家的经验与推理输入到计算机[1]中，使计算机在控制时可以像人一样思考并解决问题，从而达到控制被控对象的目的。常规PID控制与模糊控制相结合的控制策略的广泛应用，使控制性能大大的优化。[3]人工免疫系统因其独特的自我/非我识别机制、强自

5、适应能力、记忆能力等特性，目前在国内外引起了广泛的重视和研究高潮。本文提出一种基于人工免疫机理的模糊免疫PID控制器并把它应用在变压器生产的实践中，这种免疫控制器具有良好的控制能力、抗干扰能力和鲁棒能力。具有广阔的应用前景。2新型变压器铁芯成型卷绕纠偏系统本文提到的应用系统是一种新型变压器卷铁芯成型卷绕带材纠偏控制系统，所谓的新型变压器就是采用对称三角形结构的圆截面三相卷铁芯构成的输配电变压器，它是当前世界上的新一代变压器产品。它的铁芯为卷绕不切割型。铁芯由宽窄变化的硅钢长带卷绕而成。芯柱截面接近纯

6、圆形，磁路中没有空隙。这种变压器因为自身的结构特点，具有损耗低、噪声低、空载电流小、节约制造原材料等优点。目前正在被变压器厂家广泛追捧使用，有广阔的市场前景。在新型变压器铁芯硅钢带的成型卷绕系统中，由于长条形铁芯展开带横向宽度不相等，而且是非圆形的成型卷筒，不同于以往的带材等宽且卷筒是圆形的变压器铁芯卷绕系统。因此对纠偏系统的性能提出了更高的要求，同时也就给纠偏系统的设计带来了困难。成型卷绕纠偏测控系统结构如图1所示。图1纠偏测控系统结构图主卷绕卷筒不呈圆形、导向辊偏差以及振动或牵引力调整等现象都会

7、产生跑偏的问题，即使是极其微小的偏移量也会使铁芯截面的圆整度遭到破坏，造成废品和经济损失。为此必须要设计一种高性能的纠偏控制系统。本文提到的是一种高性能的变压器铁芯硅钢带卷绕纠偏模糊控制系统，系统原理如图2。成型卷绕系统运行过程中，两个光电探测传感器不断地将硅钢带的位置偏差R测转化为传感器电压差E测（两个传感器分别测量转化得到的电压之差），当硅钢带纵向中心线与参考中心线重合时，认为硅钢带的位置对中，不需纠偏，而此时两个光电探测的电压差E给等于零，我们定义此时为初始零点。当硅钢带跑偏时，电压差E测与初

8、始零点电压差相比较，存在一个电压偏差E＝E给－E测。电压偏差E及时传送到系统的控制单元，经模糊免疫PID控制器运算，得到调整步进电机进给量的电压值，经微[2]型计算机处理后输出可控制步进电机的脉冲信号。步进电机驱动纠偏装置拖动硅钢带达到纠偏的目的。图2纠偏模糊控制系统原理图3模糊免疫PID控制器在铁芯成型卷绕纠偏系统中的应用变压器卷铁芯技术的发展，对铁芯卷绕纠偏控制系统的纠偏速度、纠偏精度及其对参数变化的响应时间等技术指标提出了更高的要求。而本文设计的这种模糊自调整免