D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.01.026 第26卷第1期 北京科技大学学报 VoL26 No.1 2004年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2004 基于多模型自适应控制方法的FGC控制 王修岩1)葛平”孙一康”王洪希2 1)北京科技大学信息学院，北京1000832)北华大学，吉林132021 搞要冷连轧机动态规格变换时各机架的入口厚度一般变化较大，采用传统自适应控制的 辨识算法的收敛速度不能跟随参数实际变化速度，控制效果不佳.针对这一问题，提出一种 多模型自适应控制方法.通过对五机架冷连轧机进行仿真表明，多模型自适应FGC系统具有 较好的控制精度、跟踪速度以及稳定性. 关健词多模型控制：自适应控制：动态规格变换 分类号TP273.3 动态变规格控制器设计时，一般是把冷连轧 如果能够较好地控制其出口厚度和前后张力三 机的入口厚度H作为一个不变参数来处理的.其 个量，就能获得满意的变规格过程.出口厚度的 实各机架的入口厚度H在变规格时都是变化的. 控制可通过调节变规格机架的辊缝来实现，张力 因此，实际动态规格变换时的被控对象是一结构 通过调节本机架的速度进行控制.前张力的控制 确定、参数不确定的系统，其参数在一个己知的 变量为本机架的轧辊速度，而后张力的调节变量 区间内变化，但变化规律未知，常常考虑设计一 选择上一机架的辊速，由此就可以得到冷连轧机 个自适应控制器来保证系统的动态性能.对于这 在第机架变规格时控制系统的基本结构如图1 种参数变或者变化速度较快的系统，常规自适 所示.图中i为机架，T,hT分别是机架后张 应控制器中辨识算法的收敛速度不能跟随参数 力、前张力和出口厚度的设定值：，，S分为 的实际变化速度，辨识出的模型参数不准确，从 一1机架速度设定值、机架速度设定值和机架 而造成基于此模型设计的控制器性能不佳.近年 辊缝设定值：”，V,S,分为i-1机架速度、机架速 来兴起的多模型自适应控制(MMAC)理论则是 度和机架辊缝；T,h,T分别是机架后张力、出口 解决这类问题的有力工具，多模型自适应控制器 厚度和前张力， 由模型集、单模型控制器、切换原则三部分组 成.目的就是为了解决对象模型（结构或参数）发 生很大变化时，如何保证系统暂态响应的问题. 多模型控制的主要思想是建立多个模型来覆盖 对象的不确定性，再基于多个模型设计出多个自 i-1 适应控制器，在控制过程中不断切换来消除这种 机架 不确定性.本文将采用这一方法来设计冷连轧机 i机架 少 冷连 的动态变规格多模型自适应控制器，以解决轧机 器 压下控制 机模型 入口厚度H突变问题 机架 速度控制 1控制系统结构 在逆流调节方式下，各个机架在变规格时， 图1第机架动态变规格时的控制系统结构 Fig.1 Control system structure of the istand 收稿日期200206-26王修岩男，37岁，副教授第 2 6卷 第 1期 2 0 04 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n ive sr i yt o f s c ien e e a n d cT c h皿 o lo gy B e ij in g V b L26 N o . l F e b . 20 04 基于 多模型 自适应控制方法 的 F G C 控制 王 修岩 ’ ,2) 葛 平 ” 孙一 康 ” 王 洪 希 ’ ,2) l )北京 科技 大学 信 息学 院 , 北 京 10 0 0 8 3 2 ) 北华 大 学 , 吉林 13 2 0 2 1 摘 要 冷 连 轧机 动态 规格 变换 时各 机 架 的入 口 厚度 一般 变 化较 大 ,采 用传 统 自适 应控 制 的 辨 识算 法 的收 敛速度 不 能跟 随参 数实 际变 化速 度 , 控 制 效果 不佳 . 针对 这 一 问题 , 提 出一种 多 模型 自适 应控 制 方法 . 通过 对 五机架 冷连 轧机 进 行仿 真表 明 , 多模型 自适应 F G C 系统 具有 较 好 的控制 精度 、 跟 踪速 度 以及稳 定 性 . 关 键词 多模型控 制 ; 自适应 控 制 ; 动 态规 格变 换 分 类号 仰 2 73 .3 动 态变 规 格控制 器 设计 时 , 一 般 是把 冷连 轧 机 的入 口 厚度 H 作 为 一个 不 变参 数 来处 理 的 . 其 实各 机架 的入 口 厚 度 H 在 变 规格 时 都是 变 化 的 . 因此 , 实际动 态 规格 变换 时 的被 控对 象 是一 结构 确 定 、 参数 不 确 定 的系 统 , 其参 数在 一 个 已 知 的 区 间 内变化 , 但 变化 规 律 未 知 , 常 常考 虑 设 计一 个 自适应 控制 器 来保 证系 统 的动 态性 能 . 对 于这 种 参 数跳 变或 者 变化 速度 较 快 的系统 , 常规 自适 应 控 制 器 中辨 识 算 法 的 收敛速 度 不 能 跟 随 参 数 的 实 际变化 速 度 , 辨 识 出 的模 型参 数 不准 确 , 从 而造 成基 于 此模型 设计 的控 制器 性 能不 佳 . 近 年 来 兴起 的多模 型 自适应 控 制 ( MM A )C 理 论 则 是 解 决这类 问题 的有 力工 具 . 多模 型 自适应控 制器 由模 型集 、 单 模型控 制器 、 切换 原 则三 部 分 组 成 . 目的就 是为 了解 决对 象 模型 ( 结构 或参 数 ) 发 生 很 大变 化 时 , 如 何 保证 系统 暂 态 响应 的 问题 . 多 模 型 控 制 的主 要 思 想 是 建 立 多个 模 型 来覆 盖 对 象 的不确 定性 , 再基 于 多个模 型设计 出多个 自 适 应控 制器 , 在 控 制过 程 中不 断切 换 来消 除这 种 不 确 定性 . 本文 将 采用 这 一方 法来 设 计冷 连 轧机 的动态 变 规格 多模 型 自适 应控制器 , 以解 决 轧机 入 口 厚度 H 突变 问题 . 如 果 能够 较好 地 控 制 其 出 口 厚度 和 前 后 张 力 三 个量 , 就 能 获得 满 意 的变 规 格过程 . 出 口 厚度 的 控 制 可通过 调节 变 规格 机架 的辊缝 来 实现 , 张 力 通过 调 节本 机架 的速度 进行 控 制 . 前 张力 的控 制 变量 为本机 架 的轧 辊速 度 , 而 后 张力 的调 节变 量 选择 上 一机架 的辊 速 . 由此就 可 以得 到冷 连 轧机 在 第 i机 架 变 规格 时控 制 系 统 的基 本 结 构 如 图 1 所 示 . 图 中 i 为 机 架 , 几 , hr, , 几 分 别 是 机 架后 张 力 、 前 张 力和 出 口 厚度 的设 定值 ; 砰 t , 巧 , ’S, 分 为 i一 1机 架 速 度 设 定 值 、 i机 架速 度 设 定 值 和 i机 架 辊 缝设 定 值 ; K一 , 环 , 况分 为 i 一 1机架速 度 、 i机架速 度 和机 架 辊缝 : 几 , 凡 , 几分 别 是i机 架 后张 力 、 出 口 厚 度和 前张 力 . 1 控制系 统结构 在 逆 流调 节 方 式下 , 各 个机 架 在变 规 格 时 , 控 i 一 l 冷 制 机架 连 . , 器 了 车L J 、 机 模 型 U · f i机架 速 度控 叙 收稿 日期 2 0 0 2-() -6 2 6 王修 岩 男 , 37 岁 , 副教 授 .t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …. …. j 图 1 第i机 架动 态 变规 格时 的控 制 系统结 构 F 电 . 1 C o n t加1 yS s te m s t r u c加 re of t 血e 1 s at n d DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2004. 01. 026