优化GA的模糊自适应张力控制.pdf

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1、优化GA的模糊自适应张力控制靳文军。等优化GA的模糊自适应张力控制FuzzyAdaptiveTensionControllerBasedonGeneticAlgorithm斯支孪1纠伯鸿1徐志芬1，2纠弱磋2(兰州交通大学自动化与电气工程学院1，甘肃一2／-州730070；中国石化集团第五建设公司2，甘肃兰州730060)摘要：以典型的卷绕张力系统为研究对象，结合模糊自适应PID控制与遗传算法，设计了基于遗传算法的模糊自适应PID张力控制器。该控制器由离线和在线两部分组成，离线部分利用遗传算法搜索出一组最优的PID参数作为在线调节的初始值，在线部分用来实时调整系统响应的PID

2、参数。仿真结果表明，采用的模糊自适应PID控制策略较传统PID控制器具有响应速度快、控制输出稳定、抗干扰能力强、鲁棒性好等优点。关键词：恒张力系统遗传算法模糊控制自适应PID控制器Simulink／Maflab鲁棒性中图分类号：TP273+．4·文献标志码：AAbstract：Withtypicalwindingtensionsystemasresearchingobject，bycombiningfuzzyadaptivePIDcontrolandgenericalgorithm，thefuzzyadaptivePIDtensioncontrollerbasedongene

3、ricalgorithmhasbeendesigned．ThecontrolleriscomposedoftwopartsItheofflineoneandtheonlineone．Withgenericalgorithm，theofflinepartsearchestheoptimalPIDparametersforusingastheinitialregulationoftheonlinepart；theonlinepartadjuststhePIDparametersinrealtimetoresponsethesystem．Theresultofsimulations

4、howsthatthefuzzyadaptivePIDcontrolstrategyfeaturesfasterresponsespeed，morestablecontroloutput，higheranti—interferencecapabilityandrobustnessthanthoseoftraditionalPIDcontroller．Keywords：ConstanttensionsystemaenetiealgorithmGeneticalgorithm(GA)Fuzzy—controlAdaptivePIDControllerSimulink／Maflab

5、RobUStness0引言目前，高速、高精度是现代卷绕设备的发展方向，镀膜、纤维缠绕、印刷等生产设备的重要技术是张力控制[1]。传统PID控制器具有结构简单、运行稳定和动态特性好等特点，故在工业控制中占据主要位置。但真空卷绕系统中的张力控制是一个非线性、强耦合、时变的复杂系统，传统PID控制器很难确保张力的稳定。张力如果处于动态变化过程．镀膜很难达到预想的结果，甚至会发生薄膜断裂等现象心]。本文针对卷绕张力控制的特点，将模糊自适应PID控制与遗传算法相结合，设计了基于遗传算法的模糊自适应PID控制器。该控制器由离线和在线两部分组成。该控制器利用遗传算法搜索出一组最优的PID参

6、数作为在线调节的初始值，在线部分主要用来实时调整系统瞬态响应的PID参数，以确保系统的响应具有最优的动态和稳态性能。并通过一个模糊推理系统来实现PID参数在线调整[3]。仿真结果表明，遗修改稿收到日期：2012—07—15。第一作者靳文军(1986一)，男，现为兰州交通大学交通信息工程及控传算法(geneticalgorithm，GA)优化的模糊自适应张力控制具有稳定性能好、上升时间快、精度高等性能指标，比传统PID控制性能优良，适合无法准确建立数学模型的被控对象。1控制原理1．1常规增量式PIDPID控制器在连续情况下的表达式为：吣M托)+丢心)dt+kd学l(1)式中：误

7、差e(t)=Y。(t)一Y(t)为输入Y，(t)与输出Y(t)之差；后。、kj、k。分别为比例、积分、微分系数。差值式PID控制器的表达式为：Au(t)=u(t)一u(￡一1)=koe(t)+七1e(t-1)+后2e(t-2)式中：k0=kp(·去年)汽一，(·云哮)如=挚。首先根据被控对象来确定PID的3个参数，然后将偏差e作为初始输入量，得到控制量，从而满足不同参数的不同要求，直到被控对象稳定性能达到要求为止。1．2自适应模糊PID控制器原理制专业在读硕士研究生．主要从事容错控制与系统可靠性的研究。