D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.02.021 第25卷第2期 北京科技大学学报 Vol.25 No.2 2003年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2003 基于模糊神经网络的板形板厚综合控制系统 王粉花” 孙一康”陈占英” 1)北京科技大学信息工程学院，北京1000832)冶金自动化研究院，北京100071 摘要面对板形板厚控制这一复杂、多变量耦合的非线性系统，提出一种基于模糊神经网 络的综合控制方案，实现了无模型板形板厚综合控制.仿真结果表明，该控制系统收敛性好、 抗干扰性强，取得令人满意的板形板厚控制精度. 关键词模糊控制：神经网络：板形控制：板厚控制 分类号TG333:TP2734 轧制过程是一个复杂的非线性过程，难以建 式中，P,2s,分别为轧制压力和支承辊弯辊力： 立精确的数学模型，传统的线性控制方法（如PD M,M分别为轧机和支承辊弯辊的纵向刚度系 控制)，难以满足更高的板形板厚控制要求.神经 数：K,K分别为轧机和支承辊弯辊的横向刚度 网络具有通过学习逼近任意非线性的能力，将神 系数：△h,△h分别为带钢纵向厚差和横向厚差. 经网络应用于非线性系统的智能控制不受模型 (3)广义弹跳方程. 限制，然而，单纯的神经网络控制方法易陷入局 ,P22 h=sot M.M. (4) 部极小值，而且神经网络的泛化能力不足，制约 式中，h,s分别为板厚及初始辊逢 了控制系统的鲁棒性.为克服上述不足，本文将 (4)板形板厚综合控制. 模糊逻辑应用于神经网络，研究出一种基于模糊 为了使板厚板形都满足较高的要求，控制的 神经网络的综合控制方案，以实现无模型板形板 目的是使△h=0,△h,=0.由式(3)可得出支承辊弯 厚综合控制. 辊力与轧制力的关系为： (5) 1.板形板厚综合系统描述 以冷连轧机为例，采用支撑辊液压弯辊控制 2模糊神经网络控制原理 板形和液压位置控制板厚的方法，对系统进行综 2.1模糊神经网络控制系统的构成 合描述 控制系统如图1所示.其中r,n分别为板厚 (1)板形方程. △I,△h=△L,△H 板形的期望值；e,c分别为板厚的偏差、偏差变 (1) 化率：E,C分别为对应的语言变量：2，c2分别为 式中，L,1为入口、出口带钢平均长度：△L,△1为 板形的偏差、偏差变化率：E2,C分别为对应的语 入口、出口带钢横向长度差：H,h为入口出口带钢 言变量；△S为压下位置改变量的语言变量：△Fw 厚度：△H,△h为入口、出口带钢横向厚差". 为弯辊力改变量的语言变量：U,凸为精确控制 (2)带钢出口厚差方程. 量，控制中的模糊推理是通过具有动态结构的神 △h=4P_42) (2) Me M. 经网络的学习来完成， M=芒安 (3) 2.2模糊控制规则 根据操作经验，规定了若干条规则，用这些规 则进行推理.如： 收稿日期2002-05-11王粉花女，30岁，讲师，博士 *国家“十五”重大技术装备研究项目(No.ZZ-02-13B-03-03) if E=Pa and C=Pa then AS=PB:第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 卜 一 基于模糊神经 网络的板形板厚综合控制系统 王 粉花 ” 孙 一康 ” 陈 占英 ” 北 京科技大学信息 工 程 学 院 ， 北 京 冶 金 自动 化研究院 ， 北京 摘 要 面对 板形 板厚控 制这 一 复杂 、 多变量 祸 合 的非线性系统 ， 提 出一 种基 于 模糊神经 网 络 的综合控 制方 案 ， 实现 了无模型板 形 板 厚综合 控制 仿真结果表 明 ， 该 控制系统 收敛性好 、 抗干 扰 性强 ， 取得令人满 意的板形板厚控 制 精度 关键词 模糊控 制 神经 网络 板 形 控 制 板 厚控 制 分 类号 轧制 过 程 是 一 个 复杂 的非线性 过程 ， 难 以建 立 精确 的数学模 型 ，传 统 的线性控 制 方 法 如 控 制 ， 难 以满足 更 高 的板 形板 厚控制要 求 神经 网络 具 有通 过 学 习 逼 近任 意 非线 性 的能 力 ， 将神 经 网络 应 用 于 非 线 性 系 统 的智 能控 制 不 受 模型 限制 然 而 ， 单纯 的神 经 网络 控 制 方 法 易 陷入 局 部 极 小值 ， 而 且 神经 网 络 的泛 化 能 力 不足 ， 制 约 了控制 系 统 的鲁棒 性 为克服 上 述 不足 ， 本 文 将 模糊逻辑应用 于神 经 网络 ， 研 究 出一种基 于模糊 神经 网络 的综 合控 制 方案 ， 以实现 无模 型板 形板 厚综 合 控 制 ， 式 中 ，尸 ， 分 别 为 轧 制 压 力 和 支 承 辊 弯 辊 力 赫 ， 从 ， 分 别 为 轧 机 和 支 承 辊 弯 辊 的 纵 向刚 度 系 数 凡 ， 瓜 分 别 为 轧机 和 支 承 辊 弯 辊 的横 向刚 度 系 数 △ ， △ 、 分 别 为带 钢 纵 向厚 差 和 横 向厚 差 广 义 弹跳 方 程 尸 十 目 二下， 一万下不一 月度 妞‘ 式 中 ， ， 。 分 别 为板 厚及 初 始辊 逢 板 形 板 厚综合控 制 为 了使板 厚板 形 都满 足 较 高 的要 求 ， 控 制 的 目的是 使劫 ， △ 由式 可 得 出支 承 辊 弯 辊 力 与 轧制 力 的关 系 为 ， 板 形 板 厚 综 合 系统描述 以冷连 轧机 为例 ， 采用 支撑辊 液压 弯辊控 制 板形和 液 压位 置控 制板 厚 的方法 ， 对 系统进 行 综 合 描 述 板 形 方 程 ‘ 资护 今红等 一 等 等 式 中 ， ， 为入 口 、 出 口 带钢 平 均 长 度 ， 为 入 口 、 出 口 带钢横 向长度 差 ， 为入 口 出 口 带钢 厚度 △万 ， △ 为入 口 、 出 口 带钢 横 向厚 差‘ 带钢 出 口 厚 差 方 程 、， 护 △ ‘ 、、了 气‘凡︶、 、， 一 箫 一 △ 一 赞芸 一 鲁 收稿 日期 刁 一 王 粉花 女 ， 岁 ，讲师 ， 博 士 国家 “ 十 五 ” 重 大技术装 备研 究项 目州 一 · 一 一 模 糊 神 经 网络 控 制 原 理 模 糊 神 经 网络 控 制 系统 的构 成 控 制 系统 如 图 所 示 其 中 ， 八 分 别 为板 厚 板 形 的期望 值 ， 分 别 为板 厚 的偏 差 、 偏 差 变 化 率 ，， ，分 别 为对 应 的语 言变 量 伪 ， 分 别 为 板 形 的偏 差 、 偏 差 变 化 率 凡 ， 分 别 为对 应 的语 言变 量 为压 下 位 置 改变 量 的语 言变 量 △凡 为弯辊 力 改 变 量 的语 言变 量 ， 认 为精 确 控 制 量 控制 中的模糊推理 是通 过 具有 动 态 结构 的神 经 网络 的学 习 来完 成 模 糊控 制 规 则 根据 操作经 验 ，规 定 了若干 条规 则 ，用 这 些 规 则进 行 推 理 如 ， 几 几 △ 凡 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．02．021