模糊PID控制技术在飞锯定尺系统中的应用

王鹏

摘 要：飞锯定尺是一种在管材、线材高速运行状态下自动在线跟踪、锯切的技术。针对提高焊管和线材生产线中定尺飞锯机控制精度的要求，文章在分析了控制系统组成的基础上，提出一种基于飞锯位置伺服系统的模糊PID控制策略， 设计出模糊PID控制器。实践证明该系统不仅继承了PID控制使用方便、鲁棒性强，原理简单的特点，同时拥有良好的静、动态性能和抗干扰性，很好地解决了控制精度低的问题。

关键词：飞锯机；定尺；模糊PID控制；精度

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）5-0031-02

定尺飞锯机是管材和线材在线定长切割的重要设备，它在管材和线材高速运行过程当中进行在线追踪、锯切，回位，大大提高了加工效率。在加工过程当中，定尺飞锯机的加工精度是一个需要解决好的关键问题。以往主要采用提高测量装置精度、改善气源压力稳定、误差修正等方式对系统进行优化，但要实现较高的控制精度，难度较大。我们采用PID控制技术和模糊控制技术相结合的方式，设计出一套飞锯定尺控制系a

1 飞锯控制系统组成

图1为飞锯控制系统组成，本系统采用PLC结合伺服控制器的控制方式，双闭环控制系统。其中位置环保证裁剪精度和跟踪性能，通过编码器B将位置转化为脉冲信号反馈进PLC做运算处理。伺服电机通过同轴安装的编码器C将速度反馈给伺服控制器，形成速度环做闭环控制。

2 控制方案的确定

常规的PID控制具有较好的鲁棒性和通用性，但由于固定的系统参数，在不同的控制阶段很难有最佳响应。飞锯定尺系统中由于锯车要在线追踪、切割、回退，控制阶段时刻在变化，因而用PID控制方式，效果并不十分理想；而模糊控制属于PI调节，不具有积分功能，而且为了获得较高控制精度就必须增加分档级数，使得控制规则表庞大而使得系统不稳定。本系统为了取长补短，采用模糊PID的控制方法能够在保证精度的前提下减少调节时间并使系统更加稳定，因此本文采用此种控制方法来对飞锯定尺系统进行控制。

3 模糊PID控制系统的设计

3.1 确定模糊控制器的输入输出语句变量

根据使用惯例，本系统选择误差量e和误差变化率ec为输入语句变量，比例系数KP、积分系数KI和微分系数KD为输出语句变量。

3.2 确定模糊子集

4 结 语

本飞锯系统在投入生产后，使用结果表明，模糊PID控制不仅继承了PID控制使用方便、鲁棒性强，原理简单的特点，同时拥有了良好的静、动态性能和抗干扰性，很好地解决了控制精度低的问题。

参考文献：

[1] 华文龙.旋转飞锯自动剪切控制系统[J].控制工程（增刊），2009，（16）.

[2] 陈明微.PLC控制气动定尺飞锯[J].焊管，1999，（2）.

[3] 李玉贵，阴敬盛，杨晓明.PLC控制定尺飞锯[J].山西机械，2001，（1）.

[4] 杨盛，徐健.PLC在焊管飞锯定尺控制中的应用[J].电气传动自动化，2003，（2）.

[5] 李先银，胡乾斌，李光斌.最优PID控制算法在飞锯位置伺服系统中的应用[J].电气传动，2001，（1）.

[6] 宁辰校，李兰，张戌社.基于PLC 的定长切割飞锯智能控制系统研究[J].河北科技大学学报，2009，（3）.

[7] 杨红波.铜材自动定尺飞锯机控制系统的研究[D].大连：大连交通大学，2010.