1、造紙機(jī)模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝介紹v打漿車(chē)間送來(lái)的濃紙漿在混合箱與白水混合稀釋后形成稀紙漿，經(jīng)過(guò)除砂裝置去除漿料中的塵埃和漿團(tuán)，通過(guò)網(wǎng)前箱流布在銅網(wǎng)上。紙漿在銅網(wǎng)上經(jīng)自然濾水，形成濕紙頁(yè)，經(jīng)壓榨部脫水后，連續(xù)經(jīng)過(guò)兩組烘缸干燥，最后經(jīng)壓光作為成品紙，上卷筒卷取，其工藝流程圖如下所示v造紙機(jī)工藝流程圖v成紙水分含量是紙業(yè)最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。水分過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)氣泡，水斑等紙病,而過(guò)低則會(huì)導(dǎo)致紙頁(yè)發(fā)脆，易斷，同時(shí)還會(huì)多用蒸汽，使耗能增加v在長(zhǎng)達(dá)數(shù)十米的紙機(jī)流程中，影響成紙水分的因素很多，其中最主要的是濕紙頁(yè)在烘干的熱傳遞情況和成紙定量水分的耦合。由于蒸汽壓力時(shí)可測(cè)的，一般將它視為紙水分的控制變量。v

2、烘干部有3組共20多只直徑1m左右的烘缸，要以定量關(guān)系式準(zhǔn)確地描述紙頁(yè)在烘干過(guò)程中的機(jī)理是十分困難的，因此，采用模糊控制器控制成紙水分較為合適可行v模糊控制器的設(shè)計(jì)v模糊控制器的設(shè)計(jì)通?？煞譃殡x線設(shè)計(jì)和在線設(shè)計(jì)，離線設(shè)計(jì)就是根據(jù)操作人員的先驗(yàn)知識(shí)，確定模糊控制規(guī)則到生成模糊控制查詢(xún)表的完整過(guò)程。它包括輸入量量化，確定模糊子集和模糊關(guān)系矩陣，進(jìn)行模糊判決，并建立控制輸出查詢(xún)表等內(nèi)容。v關(guān)于成紙水分控制的先驗(yàn)知識(shí)可定性歸納為：v1 如果水分低于給定值，就減少進(jìn)入烘缸的蒸汽，降低烘缸溫度，使水分值升高，反之，則增加蒸汽量，使水分值降低。v2 如果水分偏離給定值較小，只需調(diào)節(jié)2段蒸汽量，但在偏離較大時(shí)

3、應(yīng)同時(shí)調(diào)節(jié)1,2兩段的蒸汽量v3 由于烘缸升溫快而降溫較慢，故在調(diào)節(jié)時(shí)關(guān)汽應(yīng)快些v（1）量化v設(shè)e和ec分別代表偏差和偏差變化率，其基本論域?yàn)関將其基本論域量化為v ,maxmineeE ,maxminececEC ,121pxxxXE,221pyyyYECv（2）確定模糊子集v得到量化論域后，對(duì)各變量定義模糊子集。令v式中， 和 分別為X，Y的模糊子集，可用語(yǔ)言變量PB,PM,NM,NB等表示。對(duì)各模糊子集確定量化論域中各元素的隸屬函數(shù)可得到隸屬函數(shù)表。v設(shè) , 分別為1，2段蒸汽的控制量，相應(yīng)的論域?yàn)関 ), 2, 1(), 2, 1(,mjjniiBYAX111kCZ 222kCZ 11

4、, 2 , 1lk22, 2 , 1lkiAjB1Z2Zv（3）確定模糊關(guān)系與控制輸出模糊子集v根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定一組模糊控制規(guī)則為vIf and then and 其模糊關(guān)系為當(dāng)給定x=, y= 時(shí)，則由模糊合成規(guī)則推理得到v（4）進(jìn)行模糊判決，并生成控制輸出查詢(xún)表iAjBijC1ijC2jiijjiCBAR,11jiijjiCBAR,22iAjB11RBACjiij22RBACjiij模糊控制器的在線實(shí)現(xiàn)v在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，令Xxx,6, 5, 5, 6Yyy,6, 5, 5, 6111,4, 3, 3, 4Zzz222,7, 6, 6, 7Zzz 對(duì) 的隸屬度函數(shù)-6-5-4-3-2-101

5、23456PB0.10.40.81.0PM0.20.71.00.2PS0.30.81.00.50.1ZO0.10.61.00.60.1NS0.10.51.00.80.3NM0.20.71.00.70.2NB1.00.80.40.1 xiAiAixv并根據(jù)給出的合成推理規(guī)則進(jìn)行推理運(yùn)算，最后又最大隸屬度函數(shù)判決原則，可得到供模糊控制器動(dòng)態(tài)控制時(shí)控制表如下表所示v這是假設(shè)只有2段蒸汽的情況下得到的，要將它用于有兩段蒸汽的情況，必須經(jīng)過(guò)變換。取v則8 . 0, 7 . 0, 5 . 022211211zz2212zz2222zz02z02z模糊控制表-6-5-4-3-2-10123456-67766

6、444211000-57766444211000-47766444221100-36666555220-2-2-2-2666644100-3-4-4-4-166664410-3-3-4-4-406666410-1-4-6-6-6-614443-10-1-4-4-6-6-6-62444200-1-4-4-6-6-6-63222000-1-3-3-6-6-6-64000-1-1-3-4-4-4-6-6-7-75000-1-1-2-4-4-4-6-6-7-76000-1-1-1-4-4-4-6-6-7-7ixiyiz2 v在小偏差時(shí)，為消除余差，應(yīng)考慮積分作用。整個(gè)成紙水分模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示

7、v硬件實(shí)現(xiàn)v其實(shí)現(xiàn)有多種形式，在此我們僅討論模糊控制如何在PLC上實(shí)現(xiàn)的v首先將求得的量化因子，比例因子等參數(shù)置入PLC中，v采集到的變量誤差e誤差變化率ec置入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),先經(jīng)過(guò)限輻處理,再按給定量化因子量化,并對(duì)應(yīng)到模糊集論域中的相應(yīng)元素, v由此查詢(xún)模糊控制表 根據(jù)離線計(jì)算好的模糊控制表可得到控制輸出量u,再乘以相應(yīng)量化因子即可得到當(dāng)前控制量的實(shí)際值 其控制流程圖如下所示流程圖開(kāi)始置量化因子及論域上下限到保持繼電器置e,ec到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)采樣時(shí)間到？e,ec是否越限？量化輸入量并保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)查表并求U值量化U得出實(shí)際輸出值u輸出控制結(jié)束令越限變量為其上下限NYYNMatlab仿真結(jié)果如下：v1：仿真結(jié)構(gòu)圖v2：仿真結(jié)果圖結(jié) 論 在此，我們?nèi)∫粋€(gè)近似的對(duì)象傳遞函數(shù)進(jìn)行仿真，由結(jié)果可以看出模糊控制上升時(shí)間較短，沒(méi)有超調(diào)，而且積分部分有效地消除了系統(tǒng)偏差，擁有較好的控制性能。 參考文獻(xiàn)1 劉金琨先進(jìn) PID 控制 MATLAB 仿真（第2版）電子工業(yè)出版社，20042 吳曉莉，林哲輝等M