[发明专利]一种卷绕张力控制系统辨识方法

说明书

本发明提供了一种卷绕张力控制系统辨识方法，该方法将卷绕张力系统分为放卷模块、中间模块和收卷模块，先对三个模块进行参数辨识，最后通过整个系统参数辨识结果修正各模块参数，辨识过程中采用遗传优化算法搜寻最优参数，并且采用了自适应交叉概率，该方法大大提升了卷绕张力系统辨识结果的准确性。本发明实现简单，满足实际应用的需要。

技术领域

本发明涉及一种卷绕张力控制系统辨识方法。

背景技术

卷绕张力系统在造纸、纺织等工业场合中应用广泛，它是典型的多输入多输出非线性系统，卷径及转动惯量是一个时变参数，而且速度和张力存在耦合关系，造成系统的动力学模型十分复杂，张力控制一直以来是制约制造业发展的瓶颈。

针对张力控制及系统辨识问题，近年来国内外展开了较为广泛的研究，取得了一定的研究成果。譬如，发明专利“卷绕张力控制系统”(授权公告号：CN 102923511B)、“系统辨识在织机送经系统建模中的应用(论文作者：沈丹峰，叶国铭)”、“织机送经机构的系统辨识与计算机仿真(论文作者：袁建畅，王崇楼)”等等，但是由于在建模过程中包含一些假设和近似，使得张力系统模型与实际系统存在一定差异。为了获得更准确的系统模型，可以采用系统辨识方法对张力系统参数进行辨识，提高系统张力控制精度。

张力控制系统要求系统响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好，能够抑制卷径时变等因素的影响，因此必须提出新的辨识方法，提高张力控制精度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种卷绕张力控制系统辨识方法。将卷绕张力控制系统分为放卷模块、收卷模块和中间模块，在各模块设置测试点，采集输入信号和输出信号，分别对各模块进行参数辨识，然后针对整个卷绕张力控制系统，根据输入和输出，进行系统参数辨识，修正各模块参数。

优选的，对模块参数进行遗传算法辨识过程中，采用基于个体适应度的自适应交叉算子，交叉概率表达式为：

f＝kx^-b

式中x为个体适应度，k,b为常数，由最大和最小个体适应度、交叉概率确定。

优选的，系统参数辨识，修正各模块参数时，对修正量设置阈值，小于阈值的修正量才允许修改，否则重新辨识。

综上所述，本发明提出一种卷绕张力控制系统辨识方法，先对三个模块进行参数辨识，最后通过整个系统参数辨识的方法修正参数，大大提升了结果的准确性。辨识过程中采用遗传优化算法搜寻最优参数，并且采用了自适应交叉概率。设置参数修正量阈值，可以保证系统的鲁棒性，有利于保证遗传算法结果的可靠性。

附图说明

图1为本发明系统辨识原理图。

图2为本发明系统辨识流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地实施。

本发明提出一种卷绕张力控制系统辨识方法，将卷绕张力系统分成放卷模块、中间模块和收卷模块，如图1所示，首先对各个模块进行参数辨识，然后对整个卷绕张力系统参数辨识。系统辨识流程如图2所示，整个卷绕张力系统参数辨识可以对各个模块参数辨识结果起到验证作用，如果两个辨识结果误差在阈值范围内，则修正各个模块参数，否则，重新辨识。由于各个模块和整个卷绕张力系统参数辨识原理相同，下面以放卷模块为例，详细说明实施方式：