基于自適應(yīng)模糊免疫pid的軋花自動控制系統(tǒng)

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1、第29卷第23期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報Vol.29No.23302013年12月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringDec.2013基于自適應(yīng)模糊免疫PID的軋花自動控制系統(tǒng)1,21※董全成，馮顯英（1.山東大學(xué)高效潔凈機(jī)械制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南250061；2.濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，濟(jì)南250022）摘要：軋花自動控制是棉花加工過程自動化的重要環(huán)節(jié)，對棉花加工質(zhì)量、產(chǎn)量等有著重要影響。以軋花機(jī)喂花輥的轉(zhuǎn)速作為控制量，在含潮率、籽棉等級等因素發(fā)生變化時，通過調(diào)節(jié)喂花輥轉(zhuǎn)速，

2、來實(shí)時控制喂花量大小，以保持合適的籽棉卷的密度，來達(dá)到軋花自動控制的目的。根據(jù)軋花工藝特點(diǎn)，用模糊控制、免疫控制與傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合，設(shè)計了自適應(yīng)模糊免疫PID控制系統(tǒng)來控制喂花輥的轉(zhuǎn)速，通過實(shí)時修正PID參數(shù)來保持控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。用Matlab對自適應(yīng)模糊免疫PID、模糊免疫PID和自適應(yīng)模糊PID3種控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真比較分析，同時對基于自適應(yīng)模糊免疫PID控制的軋花實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，仿真及運(yùn)行結(jié)果表明所設(shè)計控制系統(tǒng)在軋花自動控制中是有效和可行的，其在穩(wěn)定性、魯棒性上比其他2種智能控制系統(tǒng)性能優(yōu)越。該控制方法為軋花自動控制提供了

3、一種新的控制策略。關(guān)鍵詞：棉花，模糊控制，加工，軋花，免疫控制，PIDdoi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.23.005中圖分類號：TP2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1002-6819(2013)-23-0030-08董全成，馮顯英.基于自適應(yīng)模糊免疫PID的軋花自動控制系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(23)：30－37.DongQuancheng,FengXianying.Cotton-ginautomationbyusingadaptivefuzzyimmunePIDcontroller[J].Tran

4、sactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(23):30－37.(inChinesewithEnglishabstract)有可壓縮性，所以即使精確的數(shù)學(xué)模型也會隨棉花0引言的性狀變化而發(fā)生參數(shù)改變，所以軋花自動控制較棉花加工過程比較復(fù)雜，加工過程不穩(wěn)定，故難實(shí)現(xiàn)。國內(nèi)外許多專家對其進(jìn)行了研究，隨著控障或事故頻發(fā)，而軋花作為棉花加工過程中的重要制理論的發(fā)展，很多專家將智能控制引入到了棉花環(huán)節(jié)更是如此。由于受回潮率、籽棉等

5、級等因素的[1-8]加工的自動控制中，并取得了一定的效果。例如：影響，軋花機(jī)工作時鋸齒輥筒負(fù)荷不穩(wěn)定，籽棉卷[9]美國的HoltG等采用了田口魯棒設(shè)計法，優(yōu)化了密度大小變化頻繁。籽棉卷密度過大可能會產(chǎn)生堵軋花機(jī)鋸齒輥筒轉(zhuǎn)速、喂花輥轉(zhuǎn)速等，以保持合適塞，密度過小則會導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，皮棉產(chǎn)量下[10]的皮棉纖維長度；山東大學(xué)的張承慧等提出了利降，衣虧增加。這些因素對棉花加工質(zhì)量、加工的用模糊輸出來進(jìn)行PID參數(shù)的實(shí)時整定，以適應(yīng)復(fù)順利進(jìn)行和生產(chǎn)效率的提高都有著重要影響。因雜多變的軋花過程，彌補(bǔ)了精確的軋花模型難以建此，實(shí)時準(zhǔn)確地判斷籽棉卷密度及

6、其運(yùn)動情況，在立的缺點(diǎn)，并應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐，取了良好的效果；此基礎(chǔ)上進(jìn)行有效控制，是軋花自動控制的關(guān)鍵，[11]上海理工大學(xué)的王少林等引入了智能專家系統(tǒng)它不僅有利于提高軋花產(chǎn)量、質(zhì)量，而且對搞好安控制策略用于軋花自動控制，對軋花系統(tǒng)參數(shù)的多全生產(chǎn)也有十分重要的意義。變具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。本文在對多種智能控制算法軋花工作過程是一個非線性且有大延時的復(fù)比較的基礎(chǔ)上，設(shè)計了自適應(yīng)模糊免疫PID控制系雜系統(tǒng)，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，又由于棉花具統(tǒng)來對軋花過程進(jìn)行自動控制，充分利用了模糊控制、免疫控制和自適應(yīng)PID控制的優(yōu)點(diǎn)。該控制系收稿日期：2013-0

7、4-12修訂日期：2013-10-29統(tǒng)的3個PID參數(shù)通過模糊輸出可根據(jù)實(shí)際加工狀基金項(xiàng)目：科技支疆專項(xiàng)計劃資助項(xiàng)目（2011ABO17）；濟(jì)南“泉城學(xué)況進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，同時利用免疫反饋算法增加了者”建設(shè)工程資助項(xiàng)目（201109）影響系統(tǒng)快速響應(yīng)的比例系數(shù)的串級控制。該控制作者簡介：董全成（1980－），男，河北獻(xiàn)縣人，博士生，主要從事機(jī)系統(tǒng)已應(yīng)用于山東大學(xué)與山東天鵝棉業(yè)機(jī)械股份電一體化、智能檢測與控制方面的研究。濟(jì)南山東大學(xué)高效潔凈機(jī)械制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，250061。有限公司聯(lián)合開發(fā)的棉花加工智能控制中，實(shí)踐表

8、Email：d-q-c@163.com明，該系統(tǒng)既滿足了軋花加工過程的復(fù)雜性，又適※通信作者：馮顯英（1965－），男，山東濟(jì)寧人，教授，博士生導(dǎo)師，應(yīng)了棉花加工時