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破碎机负荷控制系统及自动组织模糊（）控制器

  来源：我的煤炭网 2022-11-20 09:41:50
破碎机负荷控制系统及自动组织模糊（）控制器 破碎机负荷控制系统及自动组织模糊控制器

破碎过程中，破碎机负荷受着给矿量、矿石性质等因素随机变化的影响，而且滞后较大，应用PID调节系统往往不能得到好的效果。应用模糊控制理论能较好地解决上述问题，可获得较好的效果。 一、自组织Fuzzy控制器的结构如图1实线部分所示。它是一个普通的两输入一单输出的Fuzzy控制器，其控制规则是总结大量操作者对控制对象的认识和操作经验而得到的。图中的GE、GĖ和GU分别是偏差、偏差变化和控制量的比例系数。在Fuzzy计算时，偏差е和偏变化ë经Fuzzy化转换为偏差和偏差变化Fuzzy集E和Ė。E和Ė与Fuzzy关系矩阵R合成后得到控制量Fuzzy集U，经决策得出控制量U，再乘以比例系数得到确定的控制量Ui。E，Ė，U和U与论域中的偏差和偏差变化的不同组合相对应，从而得到空制表。

图1 自组织Fuzzy控制器 按上述方法所得的控制表，应用到该系统中，效果较差。因为本系统的随机变化的工况较多，滞后较大。为此设计一个能自动对Fuzzy控制规则进行修正和完善的自组织Fuzzy控制器，在结构上增加了性能测试、控制量校正和控制规则修正修正三部分，如图1虚线部分所示。本系统的硬件结构如图2所示。其中电流互感器检测出驱动电机应负荷电流后，通过整流滤波变成对应的直流电压供给ADA转换器。经ADA输出的数字量Y送入Z－80Ⅱ型单板机。计算机将它与给定值S比较，得出偏差е送自组织Fuzzy控制器入口，经自组织Fuzzy控制查表得出给料机的可控硅触发角a值去触发给料机电源的可控硅，输出相应电压来调节给料机的给料量，达到稳定破碎机驱动电机负荷的目的。

图2 修正后的系统硬件结构图 二、通过自动组织Fuzzy控制器修改控制表 本系统利用这种方法的步骤如下： （1）性能测量 取“偏差” （e(nt)=Yn－S），“偏差变化”（ë（nT）=en－en-1）为两个参数，用以衡量输出特性与希望特性的偏离情况，如图3所示。并以这两个参数用求Fuzzy控制表一样的方法计出对输出特性所需要的校正量P（nT）。将“偏差” e(nT)，“偏差变”ë (nT)，校正量P (nT)分成如下档级： e(nT)：―6，―5，―4，―3，―2，―1，―0，＋0，1，2，3，4，5，6； ë (nT)：―6，―5，―4，―3，―2，―1，0，1，2，3，4，5，6； P (nT)：―6，―5，―4，－3，－2，－1，0，1，2，3，4，5，6；

图3 性能测量曲线 再根据e(nT)是在给定值下或上，以及ë (nT)是朝各给定值或离开给定值方向趋势来决定校正量P（nT）的大小。这样得出较正表如表1所示。 表1 校正表 东(新界)& euml(新台币)向某一给定值变化-6低于给定值高于给定值
P(nT)= γ(nT)
-5-4-3-2-10一个2三四五六
-6-5-4-3-2-1-06666654666654366655326665421665441066543106544210033310002220000211000000000000000000000000
+0123456000000000000000000000000-1-1-20000-2-2-2000-1-3-3-300-1-2-4-4-5-60-1-3-4-5-6-60-1-4-4-5-6-6-1-2-4-5-6-6-6-2-3-5-5-6-6-6-3-4-5-6-6-6-6-4-5-6-6-6-6-6
（2）控制量校正 系统是单输入－单输出纯滞后较大的系统，其控制量校正应为（暂不考虑滞后量的问题） γ（nT）= KP（nT） 此处由于控制量和输出量均为归一化的，则系数K=1，于是 γ（nT）= P（nT） （3）控制规则修正及制取Fuzzy控制表有了P（nT）和γ（nT）就可按自组织Fuzzy控制表，其结果如表2所示（未考虑滞后量的问题），以ⅡaT代表。 表2 （ⅡaT）控制表东(新界)-6u(新台币)-6-5-4-3-2-1-0+0123456
& euml(新台币)
-5-4-3-2-10一个2三四五六
6666654066665430666543206664321066642100666421006644210003530000024200000222000-1000000-20000000-30000000-4
00000000000000000000-2-2-2000-2-4-2000-3-5-30-1-2-4-4-6-6-1-2-4-6-6-6-1-2-4-6-6-6-2-3-4-6-6-6-3-4-5-6-6-6-4-5-5-6-6-6-5-6-6-6-6-6
由于系统的滞后量较大，正如前述，即（nT－9T）时刻的控制对nT时刻系统性能有影响，所以此处控制量修正量应为ν（nT－9T）=u（nT－9T）+γ（nT） （1） （4）通过自组织Fuzzy控制修改控制表 由于初始Fuzzy控制偏差e（nT）、偏差变化ë (nT)、控制量u（nT）的Fuzzy集都是单峰，因此初始关系矩阵R0的每一行最多只有一个元素为1，称这样状态为初始状态，否则称变换状态。对控制表ⅡaT进行直接修正的规则如下。 ①在初始状态时，若相邻采样同期测到的e和ë不相等，则将控制表ⅡaT中的e（nT－9T）和ë（nT－9T）对应的控制量修正为ν（nT－9T）=u（nT－9T）+γ（nT）； 若相邻采样周期测到的e和ë都相等，则将控制表ⅡaT中相应的控制最修正为

并取整数。 ②在变换状态时：一律按上面方法对控制表ⅡaT进行修正。 经过上述方法不断修改，便可得到性能较好的自组织模糊控制表。控制表可在每次采样时修改和使用，这样对计算机的容量和速度的要求可以降低，可用微机和单板机来实现。 系统中不同的比例系数GE、GĖ、EU和不同的采样周期对特性有一定影响，如图4所示。当GE增加时，上升速度加快并出现超调量，GE过大超调量增大。由图4（b）可以看出，GĖ也影响特性曲线的上升速度和超调量。所以在实际工作中要适当确定GE、GĖ和EU。

图4 比列系数对特性的影响 a—比例系数GE对特性的影响； b—比例系数GĖ对特性的影响 图5是不同采样周期对特性的影响。可见采样周期小时，系统特性上升快，但超调量增大，采样周期大时，系统特性上升慢，但有利于减少稳态误差。

图5 采样周期对特性的影响1-T=5；2-T=1.3 系统采用上述自组织模糊控制技术，得到了较好的空制效果。破碎机驱动电机的最大允许功率是200Kw，用PI或PID调节器时只能给定在150kW以上，尚不能避免停产事故的发生。采用自组织模糊控制器后，就允许将它给定在195kW，使生产率提高了13%左右，并避免了电动机过载而信产的事故发生。 

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