切邊圓盤剪的重疊量控制器參數(shù)優(yōu)化方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種切邊圓盤剪的重疊量控制器參數(shù)優(yōu)化方法，按照以下步驟實(shí)施：步驟1、根據(jù)實(shí)際問題確定相關(guān)的參數(shù)；步驟2、產(chǎn)生N組初始的PID參數(shù)；步驟3、對PID參數(shù)進(jìn)行評價；步驟4、對每組PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整處理；步驟5、對調(diào)整處理后的PID參數(shù)進(jìn)行評價以得到當(dāng)前的最優(yōu)PID參數(shù)；步驟6、迭代得到最優(yōu)的PID參數(shù)，使得切邊圓盤剪重疊量偏差最小。本發(fā)明專利技術(shù)的方法，根據(jù)隨機(jī)設(shè)置得到切邊圓盤剪重疊量控制中的控制器參數(shù)，利用粒子群算法對其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)的切邊圓盤剪重疊量中的控制器參數(shù)，從而使得重疊量偏差達(dá)到最小。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于工業(yè)控制
，利用粒子群算法解決切邊圓盤剪中重疊量控制器的參數(shù)優(yōu)化問題，具體涉及一種。
技術(shù)介紹
切邊圓盤剪的控制精度對成品帶材的質(zhì)量有重要的影響，若精度沒有達(dá)到剪切工藝的精度要求，就會引起帶材的切邊質(zhì)量變差及帶材跑偏的問題。在切邊圓盤剪的控制問題中，重疊量的調(diào)整控制最為復(fù)雜。國內(nèi)現(xiàn)有的圓盤剪大都在保證控制精度的前提下，采用交流電機(jī)和變頻調(diào)速控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)圓盤剪刀盤控制，通過傳統(tǒng)的PID來實(shí)現(xiàn)控制。但由于重疊量變化與偏心套的旋轉(zhuǎn)角度的變化為非線性關(guān)系，這給控制和測量帶來一定的難度，同時對控制策略提出了更高的要求。國外的高端縱剪圓盤剪，其重疊量的調(diào)整也大都通過人工手動操作，而且一般將調(diào)整機(jī)構(gòu)布置在設(shè)備的操作側(cè)，這種方式對左右機(jī)架重疊量調(diào)整的一致性及設(shè)備結(jié)構(gòu)的科學(xué)性帶來較大的負(fù)面影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種，解決現(xiàn)有的控制器參數(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，導(dǎo)致控制器的控制精度較差的問題。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是，一種，按照以下步驟實(shí)施步驟1、根據(jù)實(shí)際問題設(shè)置相關(guān)的參數(shù) 包括設(shè)置最大迭代次數(shù)為H，H為整數(shù)；迭代次數(shù)初值h=0 ;切邊圓盤剪重疊量所允許的最小偏差為M ;慣性因子為w ;PID參數(shù)調(diào)整變化率的約束因子為y ;加速因子為c1、c2;PID參數(shù)范圍為Xmax;步驟2、產(chǎn)生N組初始的PID參數(shù)確定N 組初始的PID 參數(shù) X，X='，其中的 Xi=Kp, KpKJ，對于這N組PID參數(shù)的確定是隨機(jī)的，其中的KP、K1, Kd分別為PID控制中的比例、積分、微分系數(shù)；步驟3、對PID參數(shù)進(jìn)行評價根據(jù)切邊圓盤剪的重疊量控制中控制器的每一組PID參數(shù)，調(diào)用控制系統(tǒng)的適應(yīng)度函數(shù)，計算出每一組控制器所控制的切邊圓盤剪重疊量的偏差大小，作為每組及其全局最優(yōu)PID參數(shù)的評價體系；將控制系統(tǒng)誤差性能指標(biāo)來當(dāng)作適應(yīng)度函數(shù)，根據(jù)不同的誤差性能指標(biāo)能得到不同的參數(shù)優(yōu)化，選擇PID參數(shù)控制中的積分時間和絕對誤差性能指標(biāo)來進(jìn)行適應(yīng)度求取，即積分時間和絕對誤差性能指標(biāo)為ITAE = / t|e | dt，其中的e為圓盤剪重疊量的偏差大小；步驟4、對每組PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整處理在得到第i(i=l，2，…，N)組及其全局最優(yōu)PID參數(shù)后，接下來就是對這N組PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整工作通過PID參數(shù)調(diào)整方程進(jìn)行，PID參數(shù)的調(diào)整方程為Vi (t+1) = W^Vi (t) +C1^r1 (t) * (Pg (t) -Xi (t)) +c2*r2 (t) * (Pi (t) -Xi (t))，Xi (t+1) = XiCt)+ u =KVi (t+1)，IVjt) I ^ Vfflax,Xi (t) ^ Xfflax,其中，Vi (t)代表的是第t代的第i組PID參數(shù)調(diào)整變化率；Xi⑴代表的是第t代的第i組PID參數(shù)值X ；w為慣性因子；Cl、C2是加速因子；u為PID參數(shù)調(diào)整變化率的約束因子；Pi⑴為i組的最優(yōu)PID參數(shù)；Pg (t)為全局最優(yōu)PID參數(shù)；rjt)、r2(t)分別是在之間的隨機(jī)數(shù)；Xmax為PID參數(shù)范圍，是所有PID參數(shù)中每組參數(shù)所具有的取值范圍；Vmax是PID參數(shù)的調(diào)整變化率的范圍，是每組PID參數(shù)調(diào)整變化率大小的界限，根據(jù)上述PID參數(shù)調(diào)整方程得到第h代的N組PID參數(shù)；步驟5、對調(diào)整處理后的PID參數(shù)進(jìn)行評價以得到當(dāng)前的最優(yōu)PID參數(shù)根據(jù)得到的第h代的切邊圓盤剪的重疊量控制中控制器的每一組PID參數(shù)，調(diào)用控制系統(tǒng)的適應(yīng)度函數(shù)，計算出每一組PID參數(shù)所控制的切邊圓盤剪重疊量的偏差大??；然后與當(dāng)前的最優(yōu)PID參數(shù)Pi (t)所得到的偏差進(jìn)行比較，得到第i(i=l，2，…，N)組偏差最小的PID參數(shù)，作為這一組的最優(yōu)PID參數(shù)Pi (t)；最后將這N組最優(yōu)PID參數(shù)進(jìn)行比較，得到全局最優(yōu)的PID參數(shù)Pg (t)；步驟6、若迭代次數(shù)小于最大迭代次數(shù)H，或全局最優(yōu)PID參數(shù)所得到的切邊圓盤剪重疊量的偏差大于初始設(shè)定的最小偏差M，則需要另外設(shè)置迭代次數(shù)h=h+l，轉(zhuǎn)到步驟4重新處理；否則即得到最終的最優(yōu)PID參數(shù)，將電機(jī)的控制轉(zhuǎn)速進(jìn)行分段，然后對每段進(jìn)行PID參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)進(jìn)行控制時根據(jù)其轉(zhuǎn)速的不同使用不同的PID參數(shù)，達(dá)到最優(yōu)控制。本專利技術(shù)的有益效果是，利用對切邊圓盤剪重疊量調(diào)整電機(jī)的減速距離，得到切邊圓盤剪的重疊量與其目標(biāo)值之間的偏差，并結(jié)合粒子群算法，實(shí)現(xiàn)對切邊圓盤剪重疊量控制中的控制器參數(shù)的優(yōu)化；通過調(diào)整切邊圓盤剪重疊量控制中的控制器參數(shù)，在滿足初始設(shè)定最大迭代次數(shù)的條件下，使得控制器的參數(shù)達(dá)到最優(yōu)。本專利技術(shù)是針對國產(chǎn)圓盤剪的控制要求，通過智能優(yōu)化的方法實(shí)現(xiàn)控制器參數(shù)的優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的控制精度和控制性能 。附圖說明圖1為本專利技術(shù)方法中的重疊量控制系統(tǒng)(工作原理)框圖。圖中，1.可編程控制器，2.上位計算機(jī)，3.觸摸屏，4.操作臺，5.變頻器，6.電機(jī)，7.負(fù)載，8.位移傳感器。具體實(shí)施例方式如圖1所示，是本專利技術(shù)所涉及的重疊量控制系統(tǒng)(或圓盤剪控制系統(tǒng))的示意圖，該結(jié)構(gòu)是，包括可編程控制器1，可編程控制器I分別與上位計算機(jī)2及觸摸屏3交互連接，可編程控制器I另與操作臺4連接，可編程控制器I還依次與變頻器5、電機(jī)6、電機(jī)6上的負(fù)載7、位移傳感器8首尾連接,構(gòu)成一個閉合控制回路。重疊量控制系統(tǒng)的控制機(jī)理為可編程控制器I根據(jù)從上位計算機(jī)2、觸摸屏3或操作臺4得到的傳送帶材的厚度、刀盤直徑等參數(shù)，計算出重疊量的當(dāng)前值，并從與負(fù)載7 連接的位移傳感器8的反饋位移量進(jìn)行比較，通過變頻器5控制電機(jī)6的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)切邊圓盤剪重疊量的調(diào)整控制。在上述重疊量控制系統(tǒng)中，主要實(shí)現(xiàn)的是對電機(jī)6減速點(diǎn)的確定。本專利技術(shù)方法通過變頻器5控制電機(jī)6的減速點(diǎn)，從而達(dá)到對切邊圓盤剪重疊量的調(diào)整，優(yōu)化可編程控制器的控制參數(shù)(以下簡稱PID參數(shù))，使得切邊圓盤剪重疊量的偏差達(dá)到最小。本專利技術(shù)方法用于對切邊圓盤剪重疊量控制中的控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，基于上述的控制系統(tǒng)及控制機(jī)理，按照以下步驟實(shí)施步驟1、根據(jù)實(shí)際問題設(shè)置相關(guān)的參數(shù)包括設(shè)置最大迭代次數(shù)為H(H為整數(shù))；迭代次數(shù)初值h=0 ;切邊圓盤剪重疊量所允許的最小偏差為M ;慣性因子為w ;PID參數(shù)調(diào)整變化率的約束因子為y ;加速因子為Cl、C2 ;PID參數(shù)范圍為Xmax，上述設(shè)置參數(shù)中的優(yōu)選值分別取w=0. 6, U =1, C1=C2=Stj步驟2、產(chǎn)生N組初始的PID參數(shù)確定N 組初始的 PID 參數(shù) X，X=LX1, X2，…，Xi,…，XJ '，其中的 Xi= ，對于這N組PID參數(shù)的確定是隨機(jī)的，其中的KP、K1, Kd分別為PID控制中的比例、積分、微分系數(shù)，Kp, K1' Kd取值范圍均為。步驟3、對PID參數(shù)進(jìn)行評價切邊圓盤剪重疊量控制器參數(shù)優(yōu)化問題的目標(biāo)是切邊圓盤剪重疊量的偏差最小，因此本專利技術(shù)方法的評價體系即切邊圓盤剪重疊量的偏差大小。根據(jù)切邊圓盤剪的重疊量控制中控制器的每一組PID參數(shù)，調(diào)用控制系統(tǒng)的適應(yīng)度函數(shù)，計算出每一組控制器所控制的切邊圓盤剪重疊量的偏差大小，作為每組及其全局最優(yōu)PID參數(shù)的評價體系。適應(yīng)度函數(shù)是對每代求得的結(jié)果進(jìn)行評定的重要環(huán)節(jié)，本專利技術(shù)中將控制系統(tǒng)誤差性能指標(biāo)來當(dāng)作適應(yīng)度函數(shù)，根據(jù)不同的誤差性能指標(biāo)能得到不同的參數(shù)優(yōu)化，本專利技術(shù)方法選擇PI本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種切邊圓盤剪的重疊量控制器參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，按照以下步驟實(shí)施：步驟1、根據(jù)實(shí)際問題設(shè)置相關(guān)的參數(shù)包括設(shè)置最大迭代次數(shù)為H，H為整數(shù)；迭代次數(shù)初值h=0；切邊圓盤剪重疊量所允許的最小偏差為M；慣性因子為w；PID參數(shù)調(diào)整變化率的約束因子為μ；加速因子為c1、c2；PID參數(shù)范圍為Xmax；步驟2、產(chǎn)生N組初始的PID參數(shù)確定N組初始的PID參數(shù)X，X=[X1，X2，…，Xi，…，XN]′，其中的Xi=[KP，KI，KD]，對于這N組PID參數(shù)的確定是隨機(jī)的，其中的KP、KI、KD分別為PID控制中的比例、積分、微分系數(shù)；步驟3、對PID參數(shù)進(jìn)行評價根據(jù)切邊圓盤剪的重疊量控制中控制器的每一組PID參數(shù)，調(diào)用控制系統(tǒng)的適應(yīng)度函數(shù)，計算出每一組控制器所控制的切邊圓盤剪重疊量的偏差大小，作為每組及其全局最優(yōu)PID參數(shù)的評價體系；將控制系統(tǒng)誤差性能指標(biāo)來當(dāng)作適應(yīng)度函數(shù)，根據(jù)不同的誤差性能指標(biāo)能得到不同的參數(shù)優(yōu)化，選擇PID參數(shù)控制中的積分時間和絕對誤差性能指標(biāo)來進(jìn)行適應(yīng)度求取，即：積分時間和絕對誤差性能指標(biāo)為：ITAE＝∫t|e|dt，其中的e為圓盤剪重疊量的偏差大?。徊襟E4、對每組PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整處理在得到第i(i=1，2，…，N)組及其全局最優(yōu)PID參數(shù)后，接下來就是對這N組PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整工作通過PID參數(shù)調(diào)整方程進(jìn)行，PID 參數(shù)的調(diào)整方程為：Vi(t+1)＝w*Vi(t)+c1*r1(t)*(Pg(t)?Xi(t))+c2*r2(t)*(Pi(t)?Xi(t))，Xi(t+1)＝Xi(t)+μ*Vi(t+1)，|Vi(t)|≤Vmax，Xi(t)≤Xmax，其中，Vi(t)代表的是第t代的第i組PID參數(shù)調(diào)整變化率；Xi(t)代表的是第t代的第i組PID參數(shù)值X；w為慣性因子；c1、c2是加速因子；μ為PID參數(shù)調(diào)整變化率的約束因子；Pi(t)為i組的最優(yōu)PID參數(shù)；Pg(t)為全局最優(yōu)PID參數(shù)；r1(t)、r2(t)分別是在[1，0]之間的隨機(jī)數(shù)；Xmax為PID參數(shù)范圍，是所有PID參數(shù)中每組參數(shù)所具有的取值范圍；Vmax是PID參數(shù)的調(diào)整變化率的范圍，是每組PID參數(shù)調(diào)整變化率大小的界限，根據(jù)上述PID參數(shù)調(diào)整方程得到第h代的N組PID參數(shù)；步驟5、對調(diào)整處理后的PID參數(shù)進(jìn)行評價以得到當(dāng)前的最優(yōu)PID參數(shù)根據(jù)得到的第h代的切邊圓盤剪的重疊量控制中控制器的每一組PID參數(shù)，調(diào)用控制系統(tǒng)的適應(yīng)度函數(shù)，計算出每一組PID參數(shù)所控制的切邊圓盤剪重疊量的偏差大小；然后與當(dāng)前的最優(yōu)PID參數(shù)Pi(t)所得到的偏差進(jìn)行比較，得到第i(i=1，2，…，N)組偏差最小的PID參數(shù)，作為這一組的最優(yōu)PID參數(shù)Pi(t)；最后將這N組最優(yōu)PID參數(shù)進(jìn)行比較，得到全局最優(yōu)的PID參數(shù)Pg(t)；步驟6、若迭代次數(shù)小于最大迭代次數(shù)H，或全局最優(yōu)PID參數(shù)所得到的切邊圓盤剪重疊量的偏差大于初始設(shè)定的最小偏差M，則需要另外設(shè)置迭代次數(shù)h=h+1，轉(zhuǎn)到步驟4重新處理；否則即得到最終的最優(yōu)PID參數(shù)，將電機(jī)的控制轉(zhuǎn)速進(jìn)行分段，然后對每段進(jìn)行PID參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)進(jìn)行控制時根據(jù)其轉(zhuǎn)速的不同使用不同的PID參數(shù)，達(dá)到最優(yōu)控制。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳亞麗，王越仟，謝麗霞，
申請(專利權(quán))人：西安理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：