74· 北京科技大学学报 2006年第1期 参考文献 29 1 [1】刘玠，孙一康.带钢热连轧计算机控制.北京：机械工业出 0 20040060080010001200 版社，1997 时间ms [2]张股华，郑芳，王国栋.板带热连轧活套高度和张力系统的 解耦控制.控制与决策，2000,15(2)：158 -0.2 -0.4 [3]Seki Y,Sekiguchi K,Anbe Y,et al.Optimal multivariable 0.6 looper control for hot strip finishing mill.IEEE Trans Ind Ap- 0.86 200 40060080010001200 pl,1991,271):124 时间ms [4]Imura J1,Kojima,Akira,et al.Hybrid system modeling and 图3活套系统解斓响应曲线 mode!predictive control of a hot strip mill tension/looper sys Fig.3 Decoupling response curve of the looper system tem.Tetsu-To-Hagane,2004,9(11):925 [5]Park C J,Lee D M,Choi S G.Development of high perfor 满足活套高度增量设定的同时，活套张力波动较 mance looper control system for hot strip finishing mill//Pro 小，在500ms时张应力的变化为-0.2N·mm2, ceedings of the Fifth Biannual World Automation Congress 在800ms时张应力的变化为-0.05N·mm2,从 (WAC2002),Orlando,2002:359 而实现了活套高度与张力耦合系统的解耦控制. [6】孙一康带钢热连轧的模型与控制.北京：冶金工业出版社， 2002 3 结语 [7]金以慧.过程控制.北京：清华大学出版社，2002 [8】刘金琨.先进PID控制及其MATLAB仿真.北京：电子工 如何将神经网络的控制算法固化到专用的芯 业出版社，2003 片上，以解决高速轧制过程与复杂控制算法计算 [9]Kung S Y,Hwang J N.Paraller architecture for artifical neu- ral nets//IEEE Int'1 Conf on Neural Networks,ICNN'88 耗时的矛盾，是实际热轧现场能够应用的前提， San Diego,1988,2:165 基于上述分析，本文设计了相关的仿真软件，并用 (10]Holt J L,Baker T E.Back propagation simulations using lim- FPGA实现了一个采用BP算法能够进行片上学 ited precision calculations.Proc Int Joint Couf Neural Net- 习的前馈多层网络模型 works,.1991,2:121 Decoupling controller design of a looper height and tension system based on FPGA LI Boqun,FU Jian,LI Weidong,SUN Yikang Information Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The dynamic mathematic model of a looper height and tension system was built on field data for hot strip finishing mills.A control strategy based on BP-PID was introduced to decouple the looper sys- tem by using FPGA,which includeds systolic mapping,data representation and precision,and computation components design.Simulated results showed the effectiveness of the algorithm and the applicability of the control strategy. KEY WORDS looper system;decoupling;data precision;systolic array, 4 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 6 年第 i 期 侧袍芝日 2 0 4 0 6 0 8 0 1《X )K 时间 m/ s 1 2 0() J 件内j ,`, 且. n“ 一之 扮一一 一一 一 - --0 ǎ 。 渔 · 只米乙、 时间m/ s 图 3 活套系统解粗响应曲线 F 地 . 3 1]比c o 叩1嗯 r eS P o ” 口之 t . 了, e of t址 10 讲 r 盯s t e m 满足活套高度增量设 定 的同 时 , 活套 张 力波 动较 小 , 在 5 0 0 m s 时 张应力 的变化为 一 0 . Z N · m m 一 2 , 在 8 0 0 m s 时张应力 的变化为 一 0 . 0 5 N · m m 一 “ , 从 而实现 了活套高度与张力祸合系统的解祸控制 . 3 结语 如何将神经 网络的控制算法 固化到 专用 的芯 片上 , 以解决高速 轧制过 程 与复杂 控 制算法 计算 耗时 的 矛 盾 , 是实际 热 轧 现 场 能 够应 用 的前提 . 基于上述分析 , 本文设计 了相关的仿真软件 , 并用 FP G A 实现 了一个采用 B P 算法 能够进行片上学 习的前馈多层 网络模型 . 参 考 文 献 〔1 〕 刘价 . 孙一康 . 带钢热 连轧计算机 控制 . 北 京 : 机 械工业 出 版社 , 1 99 7 【2 ] 张殿 华 , 郑芳 . 王 国栋 . 板带热连轧活 套高度和 张力系统的 解祸控制 . 控制与决策 , 2 0 0 0 , 1 5 ( 2 ) : 15 5 【3 ] eS k i Y , eS k ig u e h i K , nA be Y , e t al . O p t im al m u l t i v ar i a b l e lo p e r e o n t olr fo r h o t s t ir p f i n i s hi吃 m ill . IE E E T ar 山 一“ A p · P I , 1 9 9 1 . 2 7 ( 1 ) : 1 2 4 [ 4 〕 I m u ar J l , K oj i am , kA 让a , e r al . H沙 r id s邓t e m m od e l i n g an d m司e l p r e d ict v e e ont r ol of a h o t s t it p ml ll t e n s ion / coI p e r s y s - t e m T e 谧s u · T 卜 H a g a . e , 2 0 0 4 , 9 ( 11 ) : 9 2 5 [ 5 〕 P ar k C J , L e D M , C h o i 5 G . D ve e olP m e n t o f h ig h 伴orf r - m an e e Ico 详r e o n t or l s y s t em of r ho t s t r sp fi n i s hi gl m ill / P or - e e de i n g s o f t he iF f t h B i a n u al W o r ld A u t o am t i on oC 吧~ ( W A C 2 0 0 2 ) . O rl an dO , 2 0 0 2 : 3 5 9 〔6] 孙一康 . 带钢热连轧的模型与控制 . 北京 : 冶金工业出版社 , 2 0 2 〔7 1 金 以慧 . 过 程控制 . 北京 : 清华大学 出版社 , 2 0 02 〔8 」 刘金混 . 先 进 IP D 控制及其 M A T L BA 仿真 . 北京 : 电子工 业 出版社 , 2 0 0 3 [ 9 〕 K u 飞 S Y , H aw n g J N . P a arl e r a cr h it e e t u r e of r a rt if i e al n e u - r a l n e ts / I E E E I n t ’ 1 oC nf on N e u arl N et ow rkS , IC N N ’ 8 8 . S an D i e g o , 1 9 8 8 , 2 : 16 5 [ 1 0 3 H o l t J L . B a k er T E . aB ck p r o p昭 at ion s im 己a t ion s us i n g l im , it e d p r ec is io n cal c d at l o n s . P r o c Iut oJ lut C o o f Ne uar l N et · W o r k s , 1 9 9 1 , 2 : 1 2 1 D e e o u p li n g e o n t r o ll e r d e s ig n o f a l o o Pe r h e i g h t a n d t e n s i o n s y s t e m b a s e d o n F P G A L l oB q u n , F U J 玄a n , L I W七i d o n g , S U N iY k a n g I n fo mr at i o n E gn i n e e r i gn cS h o l , U in v e rs i t y o f cS i e n e e an d T e e h n o l o g y B e ij i昭 , eB ij i呀 10 0 0 8 3 , Cih n a A BS T R A C T T h e d y n am i e m a t h em a t i e om d e l o f a Io p e r h e ig h t a n d t e ns i o n s y st e m w a s b u i l t o n fi e ld d a t a of r ho t s t r i p f in i s h i n g m i ll s . A e o nt r o l s t r a t e g y b a s e d on B P 一 P ID w a s i n t or d u e e d t o d e e o u p l e t h e lo P e r s y s - t e m b y u s i n g F P G A , w h i e h i n e l u d e d s s y s t o li e m a p P in g , d a t a r e P r e s e n t a t i o n a n d P r e e i s i o n , a n d e o m p u t a t i o n e o m卯 n e n t s d e s ig n . S im u l a t e d r e s u l t s s h ow e d t h e e ff e e t i v e n e s s o f t h e a glo r i t h m a n d t h e a p P li e a b ili t y o f t h e co n t r o l s t r a t e g y , K E Y WO R D S Io P e r s y st e m ; d e co u Pli眼 ; d a t a P r e e i s i o n ; s y s t o li e a r r a y