基于模糊PID的带式输送机张紧装置的研究

程亮 马一铭

【摘要】为了促使长距离带式的输送机液压自动张祭系统在进行压力调节过程中不平稳以及不连续等的问题得到有效解决，从而提出了采用模糊PID进行有效控制的策略。主要以带式输送机的张紧装置在启动的过程中为例，采用基于模糊PID的仿真控制器，从而促使带式输送机在进行启动过程中张紧压力的情况得到缓解，进而能够在相对较短的时间内实现张紧力平稳连续的切换。

【关键词】模糊PID;带式输送机;张紧装置

在带式输送机中输送带的张紧装置使其重要的不可或缺的一部分，该装置与输送机的使用寿命以及安全运行紧密相联。虽然传统的紧张控制系统技术已经逐渐成熟，但因为工作方式等的原因而带来的响应慢以及张紧力不足等的情况仍未得到有效解决。近年来，随诊工业化的发展以及科学技术的进步，在针对智能自动化的研究中模糊控制逐渐成为较为活跃的一部分。其中模糊PID控制技术在其中发挥至关重要的作用，并且逐渐成为未来应用以及研究的重点内容之一。在本研究中针对实时性控制的要求，经过对控制器进行仿真分析，进而基于模糊PID的带式传送控制模式，进而能够促使在传统控制中存在的缺陷得到有效改善，并使带式输送机的使用效率得到显著提升，针对以上内容做如下综述。

一、张紧装置的安装位置确定

随着带式输送机运量的增加以及运距的加长，在进行张紧装置的布置时，对于位置的合理选择也显得至关重要。若不能进行张紧位置的合理选择，则会对带式输送机的正常运行情况产生一定影响，尤其是针对输送机在启动以及停机的过程中。受其粘弹性等的影响，输送机的驱动装置若不能提供平滑且缓慢的加速过程，则会导致输送带产生相对较大的弹性改变，进而使其能够产生相对较大的动张力。反之，若输送带的张紧装置能够进行合理的安置，则能够促使输送带动张力的产生情况显著减小，进而对其影响进行有效克服。张紧装置在进行安装的过程中主要遵循以下原则：（1）最好将输送带的最小张力点作为张紧装置的位置;（2）当倾斜布置时输送带的坡度<5%或者输送带的长度>300m时，应在驱动滚筒的空载侧jinx那个张紧装置的安装，也或者将其安装在机尾部的位置;（3）当使用伸缩力相对较小的钢丝绳芯材质的输送带时，也可选择将张紧装置安装于尾部位置;（4）无论使用何种方式的张紧装置，在进行布置的过程中都应使输送带的绕出以及绕入点分支与滚筒的位移线进行平行，同时可采用施加张力的方法使其能够通过滚筒中心。

二、模糊控制算法的原理以及设计步骤

与传统的控制方法相比较，采用模糊控制更加接近于采用人工智能型的控制，其进行控制的核心为依赖于人工智能模糊的知识库的相关设计，通过采用常规推理以及实践操作经验进而实现对被控对象进行有效控制，而不需要被控对象相对准确的数学模型。模糊控制算法主要是一种将模糊推理逻辑、模糊化以及语言变量等融为一体的智能控制的算法。通过将常规的数量变量采用模糊语言变量进行取代，进而促使其具有相对较高的控制输出的稳定性，鲁棒性相对较强，通过采用Matlab能够进行有效的仿真实现，从而形成离线模糊控制的查询表，利于计算机进行有效控制。

第一，模糊控制的原理。模糊控制的组成主要是以控制核心作为模糊化的接口、推理机、解模糊以及知识库接口。模糊化接口主要是将外界的精确量转变为模糊语言变量的过程，从而能够将系统输出以及输入的变量合理的映射到較为合适的模糊理论域之中;模糊推理机主要是用来进行模糊信息的有效控制;知识库主要包含隶属函数定义以及论域离散化等的控制规则库以及数据库;而反模糊化接口则与模糊化接口的功能相反，具有量程控制以及变换的功能。模糊控制的主要步骤为：（1）将输入量与反馈的输出量进行比较得到偏差e;（2）然后将比较得到的偏差e进行模糊化后，便将该模糊的语言变量转变为了能够与之相对应的子集E;（3）通过采用模糊推理的规则将子集E与R进行模糊的决策，从而能够得出相应的控制变Symbol}@@ °;（4）通过将模糊控制的变量U进行解模糊化后进而能够获取相对准确的物理控制的变量，然后作用于被控制的对象。由此可见，在进行模糊控制器的设计中主要包含以下几方面的内容：精确量的模糊化，即为将语言变量值在模糊论域的基础上进行量化映射;针对模糊控制规则的算法设计，主要为依据模糊的条件从而构成相应的控制规则，进而对由模糊控制的模糊关系进行有效的确定;对于输出的信息进行模糊判决，从而能够实现有模糊量转变为精确量的转化。

第二，张紧装置的PID控制。为了能够实现采用基于模糊PID对于张紧装置的有效控制，在张紧装置进行工作的各个过程中首先需要设定预设值，即为在进行正常运行时输送带的张紧力、由拉力传感器而测量的输送带启动的张紧力以及处于控制阶段进行张紧力输送时油缸压力测定值。通过实验均能够获取上述的有效值。在进行PID控制的过程中其力的大小主要来源于张紧装置在进行张紧的过程中D/A转换器的信号值。不同阶段比例阀压力的大小主要是通过PID控制的输出量来进行有效控制，从而在该阶段内实现液压系统压力的准确调节，促使输送带的张力得到有效控制。

综上所述，对带式输送机的张紧装置采用基于模糊PID的有效控制，能够促使张紧装置的压力进行连续、平稳以及安全的转换，促使张紧装置能够在较短的时间内完成启动到停止等的操作，平且能够实现张紧力由正常到工作状态的转换，因此，在带式输送机的液压张紧控制中采用模糊PID算法的效果相对较好。

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