基于模糊PID的帶式輸送機張緊裝置的研究

程亮 馬一銘

【摘要】為了促使長距離帶式的輸送機液壓自動張祭系統(tǒng)在進行壓力調(diào)節(jié)過程中不平穩(wěn)以及不連續(xù)等的問題得到有效解決，從而提出了采用模糊PID進行有效控制的策略。主要以帶式輸送機的張緊裝置在啟動的過程中為例，采用基于模糊PID的仿真控制器，從而促使帶式輸送機在進行啟動過程中張緊壓力的情況得到緩解，進而能夠在相對較短的時間內(nèi)實現(xiàn)張緊力平穩(wěn)連續(xù)的切換。

【關鍵詞】模糊PID;帶式輸送機;張緊裝置

在帶式輸送機中輸送帶的張緊裝置使其重要的不可或缺的一部分，該裝置與輸送機的使用壽命以及安全運行緊密相聯(lián)。雖然傳統(tǒng)的緊張控制系統(tǒng)技術已經(jīng)逐漸成熟，但因為工作方式等的原因而帶來的響應慢以及張緊力不足等的情況仍未得到有效解決。近年來，隨診工業(yè)化的發(fā)展以及科學技術的進步，在針對智能自動化的研究中模糊控制逐漸成為較為活躍的一部分。其中模糊PID控制技術在其中發(fā)揮至關重要的作用，并且逐漸成為未來應用以及研究的重點內(nèi)容之一。在本研究中針對實時性控制的要求，經(jīng)過對控制器進行仿真分析，進而基于模糊PID的帶式傳送控制模式，進而能夠促使在傳統(tǒng)控制中存在的缺陷得到有效改善，并使帶式輸送機的使用效率得到顯著提升，針對以上內(nèi)容做如下綜述。

一、張緊裝置的安裝位置確定

隨著帶式輸送機運量的增加以及運距的加長，在進行張緊裝置的布置時，對于位置的合理選擇也顯得至關重要。若不能進行張緊位置的合理選擇，則會對帶式輸送機的正常運行情況產(chǎn)生一定影響，尤其是針對輸送機在啟動以及停機的過程中。受其粘彈性等的影響，輸送機的驅(qū)動裝置若不能提供平滑且緩慢的加速過程，則會導致輸送帶產(chǎn)生相對較大的彈性改變，進而使其能夠產(chǎn)生相對較大的動張力。反之，若輸送帶的張緊裝置能夠進行合理的安置，則能夠促使輸送帶動張力的產(chǎn)生情況顯著減小，進而對其影響進行有效克服。張緊裝置在進行安裝的過程中主要遵循以下原則：（1）最好將輸送帶的最小張力點作為張緊裝置的位置;（2）當傾斜布置時輸送帶的坡度<5%或者輸送帶的長度>300m時，應在驅(qū)動滾筒的空載側(cè)jinx那個張緊裝置的安裝，也或者將其安裝在機尾部的位置;（3）當使用伸縮力相對較小的鋼絲繩芯材質(zhì)的輸送帶時，也可選擇將張緊裝置安裝于尾部位置;（4）無論使用何種方式的張緊裝置，在進行布置的過程中都應使輸送帶的繞出以及繞入點分支與滾筒的位移線進行平行，同時可采用施加張力的方法使其能夠通過滾筒中心。

二、模糊控制算法的原理以及設計步驟

與傳統(tǒng)的控制方法相比較，采用模糊控制更加接近于采用人工智能型的控制，其進行控制的核心為依賴于人工智能模糊的知識庫的相關設計，通過采用常規(guī)推理以及實踐操作經(jīng)驗進而實現(xiàn)對被控對象進行有效控制，而不需要被控對象相對準確的數(shù)學模型。模糊控制算法主要是一種將模糊推理邏輯、模糊化以及語言變量等融為一體的智能控制的算法。通過將常規(guī)的數(shù)量變量采用模糊語言變量進行取代，進而促使其具有相對較高的控制輸出的穩(wěn)定性，魯棒性相對較強，通過采用Matlab能夠進行有效的仿真實現(xiàn)，從而形成離線模糊控制的查詢表，利于計算機進行有效控制。

第一，模糊控制的原理。模糊控制的組成主要是以控制核心作為模糊化的接口、推理機、解模糊以及知識庫接口。模糊化接口主要是將外界的精確量轉(zhuǎn)變?yōu)槟：Z言變量的過程，從而能夠?qū)⑾到y(tǒng)輸出以及輸入的變量合理的映射到較為合適的模糊理論域之中;模糊推理機主要是用來進行模糊信息的有效控制;知識庫主要包含隸屬函數(shù)定義以及論域離散化等的控制規(guī)則庫以及數(shù)據(jù)庫;而反模糊化接口則與模糊化接口的功能相反，具有量程控制以及變換的功能。模糊控制的主要步驟為：（1）將輸入量與反饋的輸出量進行比較得到偏差e;（2）然后將比較得到的偏差e進行模糊化后，便將該模糊的語言變量轉(zhuǎn)變?yōu)榱四軌蚺c之相對應的子集E;（3）通過采用模糊推理的規(guī)則將子集E與R進行模糊的決策，從而能夠得出相應的控制變Symbol}@@ °;（4）通過將模糊控制的變量U進行解模糊化后進而能夠獲取相對準確的物理控制的變量，然后作用于被控制的對象。由此可見，在進行模糊控制器的設計中主要包含以下幾方面的內(nèi)容：精確量的模糊化，即為將語言變量值在模糊論域的基礎上進行量化映射;針對模糊控制規(guī)則的算法設計，主要為依據(jù)模糊的條件從而構成相應的控制規(guī)則，進而對由模糊控制的模糊關系進行有效的確定;對于輸出的信息進行模糊判決，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有模糊量轉(zhuǎn)變?yōu)榫_量的轉(zhuǎn)化。

第二，張緊裝置的PID控制。為了能夠?qū)崿F(xiàn)采用基于模糊PID對于張緊裝置的有效控制，在張緊裝置進行工作的各個過程中首先需要設定預設值，即為在進行正常運行時輸送帶的張緊力、由拉力傳感器而測量的輸送帶啟動的張緊力以及處于控制階段進行張緊力輸送時油缸壓力測定值。通過實驗均能夠獲取上述的有效值。在進行PID控制的過程中其力的大小主要來源于張緊裝置在進行張緊的過程中D/A轉(zhuǎn)換器的信號值。不同階段比例閥壓力的大小主要是通過PID控制的輸出量來進行有效控制，從而在該階段內(nèi)實現(xiàn)液壓系統(tǒng)壓力的準確調(diào)節(jié)，促使輸送帶的張力得到有效控制。

綜上所述，對帶式輸送機的張緊裝置采用基于模糊PID的有效控制，能夠促使張緊裝置的壓力進行連續(xù)、平穩(wěn)以及安全的轉(zhuǎn)換，促使張緊裝置能夠在較短的時間內(nèi)完成啟動到停止等的操作，平且能夠?qū)崿F(xiàn)張緊力由正常到工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，因此，在帶式輸送機的液壓張緊控制中采用模糊PID算法的效果相對較好。

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