[发明专利]切边圆盘剪的重叠量控制器参数优化方法

说明书

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，利用粒子群算法解决切边圆盘剪中重叠量控制器的参数优化问题，具体涉及一种切边圆盘剪的重叠量控制器参数优化方法。

背景技术

切边圆盘剪的控制精度对成品带材的质量有重要的影响，若精度没有达到剪切工艺的精度要求，就会引起带材的切边质量变差及带材跑偏的问题。在切边圆盘剪的控制问题中，重叠量的调整控制最为复杂。

国内现有的圆盘剪大都在保证控制精度的前提下，采用交流电机和变频调速控制系统来实现圆盘剪刀盘控制，通过传统的PID来实现控制。但由于重叠量变化与偏心套的旋转角度的变化为非线性关系，这给控制和测量带来一定的难度，同时对控制策略提出了更高的要求。

国外的高端纵剪圆盘剪，其重叠量的调整也大都通过人工手动操作，而且一般将调整机构布置在设备的操作侧，这种方式对左右机架重叠量调整的一致性及设备结构的科学性带来较大的负面影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种切边圆盘剪的重叠量控制器参数优化方法，解决现有的控制器参数依据经验设置，导致控制器的控制精度较差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种切边圆盘剪的重叠量控制器参数优化方法，按照以下步骤实施：

步骤1、根据实际问题设置相关的参数

包括设置最大迭代次数为H，H为整数；迭代次数初值h=0；切边圆盘剪重叠量所允许的最小偏差为M；惯性因子为w；PID参数调整变化率的约束因子为μ；加速因子为c₁、c₂；PID参数范围为X_max；

步骤2、产生N组初始的PID参数

确定N组初始的PID参数X，X=[X₁，X₂，...，X_i，...，X_N]′，其中的X_i=[K_P，K_I，K_D]，对于这N组PID参数的确定是随机的，其中的K_P、K_I、K_D分别为PID控制中的比例、积分、微分系数；

步骤3、对PID参数进行评价

根据切边圆盘剪的重叠量控制中控制器的每一组PID参数，调用控制系统的适应度函数，计算出每一组控制器所控制的切边圆盘剪重叠量的偏差大小，作为每组及其全局最优PID参数的评价体系；

将控制系统误差性能指标来当作适应度函数，根据不同的误差性能指标能得到不同的参数优化，选择PID参数控制中的积分时间和绝对误差性能指标来进行适应度求取，即：

积分时间和绝对误差性能指标为：ITAE＝∫t|e|dt，其中的e为圆盘剪重叠量的偏差大小；

步骤4、对每组PID参数进行调整处理

在得到第i(i=1，2，…，N)组及其全局最优PID参数后，接下来就是对这N组PID参数进行调整，调整工作通过PID参数调整方程进行，PID参数的调整方程为：

V_i(t+1)＝w*V_i(t)+c₁*r₁(t)*(P_g(t)-X_i(t))+c₂*r₂(t)*(P_i(t)-X_i(t))，

X_i(t+1)＝X_i(t)+μ*V_i(t+1)，

|V_i(t)|≤V_max，

X_i(t)≤X_max，

其中，V_i(t)代表的是第t代的第i组PID参数调整变化率；

X_i(t)代表的是第t代的第i组PID参数值X；

w为惯性因子；c₁、c₂是加速因子；

μ为PID参数调整变化率的约束因子；

P_i(t)为i组的最优PID参数；

P_g(t)为全局最优PID参数；

r₁(t)、r₂(t)分别是在[1，0]之间的随机数；