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MWC計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)
摘要 本文研究在研究"MWC卷煙平均重量控制系統(tǒng)"的總體方案,闡述了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì);并且通過(guò)模糊自動(dòng)控制原理的分析和模糊控制器的設(shè)計(jì),將模糊控制應(yīng)用于煙重控制系統(tǒng)中,并針對(duì)卷煙機(jī)的卷煙平均重量自動(dòng)控制。文中用于控制煙重的新的模糊控制算法,可作為一種通用的控制算法。算法涉及模糊控制器的輸入/輸出?刂破饔闷骄亓康钠詈妥兓蕘(lái)維持一個(gè)恒定的輸出煙重。
【"MWC計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)"簡(jiǎn)介】
新型"煙棒生產(chǎn)線實(shí)時(shí)重量檢測(cè)控制系統(tǒng)"是南京智能技術(shù)研究所和本文作者聯(lián)合研究設(shè)計(jì)、協(xié)作研制開(kāi)發(fā)的一個(gè)科研項(xiàng)目。它是卷煙生產(chǎn)流水線的核心設(shè)施,能用于生產(chǎn)中進(jìn)行性能測(cè)試、成品質(zhì)量抽撿、采集和處理數(shù)據(jù)、控制生產(chǎn)等工作的配套綜合系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用、微機(jī)化數(shù)字儀表的研制以及先進(jìn)的模糊控制技術(shù)的應(yīng)用,必將使該系統(tǒng)能在實(shí)用、可靠的基礎(chǔ)上,同時(shí)具備性能優(yōu)越、技術(shù)先進(jìn)、操作靈活、維護(hù)方便等特點(diǎn),它也應(yīng)當(dāng)成為新型卷煙生產(chǎn)流水線的最佳選擇。
在卷煙平均重量集散微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中,采用了先進(jìn)的模糊控制器作為卷煙平均重量控制器,該控制器在響應(yīng)快、超調(diào)小、對(duì)參數(shù)變化不敏感等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)控制的控制效果。本系統(tǒng)中對(duì)于煙重等環(huán)節(jié)所采用的先進(jìn)的模糊控制方法,將把卷煙平均重量測(cè)控系統(tǒng)推向新的高度。
§1 MWC模糊控制器總述(實(shí)用的模糊微機(jī)控制系統(tǒng))
在卷煙平均重量控制系統(tǒng)(MWC)中,對(duì)于煙重等控制對(duì)象,采用了一種新的控制算法──自調(diào)整模糊控制算法,它以重量偏差及其變化率為輸入,平整電機(jī)轉(zhuǎn)速為輸出,在總結(jié)熟練的技術(shù)工人的豐富經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,制定模糊控制規(guī)則,應(yīng)用模糊推理合成規(guī)則,計(jì)算出用于該控制回路實(shí)時(shí)控制的基本模糊控制器查詢表;同時(shí)為獲取較好的控制效果,采用了在線自動(dòng)調(diào)整量化因子和比例因子的結(jié)構(gòu)模式。該算法具有良好的跟蹤性能和抗擾動(dòng)性能,可作為一種通用的控制算法。
MWC模糊控制器方框圖如圖1所示。
離線模糊Fuzzy算法
圖1 MWC模糊控制器總框圖圖1中,輸出值Y是與紅外線檢測(cè)器實(shí)測(cè)煙重對(duì)應(yīng)的數(shù)字量,S是卷煙生產(chǎn)過(guò)程所要求的卷煙平均重量值(數(shù)字量),計(jì)算機(jī)將Y值與給定值S相比較,得出煙重偏差數(shù)字量e,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理可以取得偏差變化的數(shù)字量c(c=ei-ei-1,其中ei-1為前次的偏差;ei為本次的偏差),e與c作為模糊控制器的輸入,模糊控制器輸出的控制量是應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)的數(shù)字量d,d對(duì)應(yīng)著平整電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向及步數(shù)。 其中,
煙重基準(zhǔn)值為S=MW(mg),
偏差測(cè)量值范圍為±e(e=過(guò)重極限-控制極限)(mg),
重量偏差變化率為±c(c=MW×1%)(mg),
步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制范圍為±d。
根據(jù)控制規(guī)則,可以求出對(duì)應(yīng)的模糊關(guān)系R,有了R,對(duì)于A和B的任何值,通過(guò)模糊算法(合成推理規(guī)則),可以求出對(duì)應(yīng)的輸出變量C的值,再用加權(quán)平均法就可求出相應(yīng)的執(zhí)行量z。
如上所述,對(duì)于A和B的每一組值,都可求出相應(yīng)
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