中高速長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)題目：中高速長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4基于改進(jìn)蟻群算法的PID參數(shù)優(yōu)化由于中高速造紙機(jī)自身傳動(dòng)點(diǎn)多、車速快，常規(guī)PID參數(shù)整定方法整定的參數(shù)難以滿足控制系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)速度和控制精度的要求。為此，本文提出將改進(jìn)的蟻群優(yōu)化算法應(yīng)用于速度鏈PID控制器參數(shù)優(yōu)化，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。4.1PID控制原理4.1.1常規(guī)PID控制原理比例積分微分被控對(duì)象r(t)e(比例積分微分被控對(duì)象r(t)e(t)c(t)-++u(t)圖4-1PID控制原理圖Fig.4-1StructureblockdiagramofPID上圖中，r(t)為設(shè)定值，e(t)是偏差，c(t)為輸出值，且：e(t)=r(t)－c(t)（4-1）PID控制器表達(dá)式為：（4-2）上式中，為比例系數(shù)，和分別為積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)，不同的參數(shù)代表了不同的含義。的作用是用來反映系統(tǒng)的偏差，使實(shí)際值不斷逼近設(shè)定值。如果輸出值與設(shè)定值存在偏差，控制器檢測(cè)到偏差存在并開始作用，成比例的彌補(bǔ)偏差值。當(dāng)過小時(shí)，系統(tǒng)彌補(bǔ)偏差所需時(shí)間久，系統(tǒng)反應(yīng)慢；過大，系統(tǒng)又很難穩(wěn)定。因此，合適的對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度至關(guān)重要。生產(chǎn)過程中，實(shí)際值由于受到外界干擾作用不斷變化，并不能與設(shè)定值完全相同，長(zhǎng)此以往，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的偏差，也叫靜差。的作用是用于消除比例系數(shù)無法消除的靜差，追蹤設(shè)定值。設(shè)定合適，可以得到一個(gè)滿意的積分作用，消除穩(wěn)態(tài)誤差，改善靜態(tài)性能。的作用是提前預(yù)知偏差e(t)的變化方向，并根據(jù)這個(gè)變化方向提前為系統(tǒng)提供一個(gè)修正信號(hào)，這樣就可以減少系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間。4.1.2數(shù)字式PID控制原理21世紀(jì)至今，計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化領(lǐng)域的結(jié)合也越來越多的出現(xiàn)在各個(gè)方面。成為控制領(lǐng)域不可越少的一部分。在實(shí)際生產(chǎn)中，越來越多的用到離散化后的數(shù)字式PID。數(shù)字式PID具體又可分為以下兩種[42]。（1）位置式PID令=并帶入（4-2），同時(shí)把積分看作求和，微分用增量表示，則可以得到：（4-3）保證足夠小，則可用表示，聯(lián)立（4-2）和（4-3）可得位置式PID表達(dá)式：（4-4）上式中，，代表積分系數(shù)；，表示微分系數(shù)。根據(jù)Z變化可知，，。對(duì)式（4-4）進(jìn)行Z變化得：（4-5）但是，這種位置式PID由于存在一個(gè)累加項(xiàng)，需要不斷對(duì)累加項(xiàng)進(jìn)行保存，占用存儲(chǔ)器空間大，而且會(huì)減緩計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度。（2）增量式PID增量式PID特點(diǎn)是：控制器的輸出為輸出的變化量。令并帶入（4-3）得：（4-6）用（4-5）減去（4-6）就可以得到增量式PID表達(dá)式：（4-7）其中：，，增量式PID不存在積分環(huán)節(jié)，避免了飽和積分。與、和有關(guān)，使用加權(quán)處理就可以得到很好的控制效果。同時(shí)，由于輸出量是輸出增量的關(guān)系，即使出現(xiàn)失誤動(dòng)作也不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。不過他還是存在一些缺陷，比如存在靜態(tài)誤差等。因此具體選擇那種PID控制算法要根據(jù)實(shí)際需求決定。PID控制器具有諸多優(yōu)點(diǎn)：可靠性強(qiáng)、操作方便、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等。也正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，PID控制還廣泛應(yīng)用于除造紙工業(yè)外其他生產(chǎn)生活的方方面面。同時(shí)，PID控制器控制性能由PID的參數(shù)設(shè)定決定。目前PID參數(shù)整定方法多使用試湊法和人工經(jīng)驗(yàn)法。但對(duì)于中高速長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)，由于車速快，傳動(dòng)點(diǎn)多，傳統(tǒng)的參數(shù)整定方法得到的參數(shù)難以滿足高速運(yùn)行時(shí)速度鏈系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)速度和精度要求。因此，如何整定出更為合適的PID參數(shù)，確保中高速造紙機(jī)高效穩(wěn)定運(yùn)行成為工業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的問題。4.2蟻群算法原理4.2.1蟻群算法思想進(jìn)入二十一世界以來，各種智能算法發(fā)展迅猛。蟻群算法便是其中的一種。早在1991年，意大利學(xué)者M(jìn).Dorigo首次提出了蟻群算法（AntColonyAlgorithm，ACO）。這種算法是通過模擬自然界中螞蟻覓食而衍生出來的一種智能算法。其基本思想是：螞蟻在尋找食物時(shí)會(huì)慢慢趨向于距離較近的那條路徑，并且最終所有的螞蟻都會(huì)傾向于同一條路徑。起初，ACO多應(yīng)用于解決旅行商問題，后來隨著學(xué)者不斷的改進(jìn)，在調(diào)度問題和多目標(biāo)優(yōu)化等問題上都取得了較好的應(yīng)用效果[43-44]。4.2.2蟻群算法基本原理很早以科學(xué)家就注意到一個(gè)神奇的現(xiàn)象：蟻群在覓食時(shí)，所有的螞蟻都會(huì)選擇同一條路徑。同時(shí)專家們注意到一個(gè)更有趣的現(xiàn)象，螞蟻是沒有聽力和視力的。那么他們是怎么做到如此統(tǒng)一的呢。經(jīng)過深入研究，科學(xué)家們找出了問題的答案，蟻群是通過嗅覺進(jìn)行交流的。原來，在覓食初始階段，起初的覓食路徑都是隨機(jī)的，他們會(huì)選擇不同的覓食路徑，但是無論選擇哪條路徑，蟻群都會(huì)在所選擇的路徑上釋放一種叫做信息素的東西，信息素會(huì)隨著時(shí)間而揮發(fā)，距離食物較短的路徑上，信息素?fù)]發(fā)的慢，殘留濃度高，會(huì)吸引更多螞蟻，最終所有的螞蟻都會(huì)選擇同一條路徑。下圖4-2是蟻群覓食示意圖。圖ABCABCDFig.4-2Mapoftheants'foragingpathways假設(shè)A點(diǎn)為蟻群所在位置，D點(diǎn)為食物所在位置。從A點(diǎn)到D按有三條路徑可以選擇，分別是ABD、AD和ACD。三條路徑中AD最短，其次是ABD，路徑最長(zhǎng)的是ACD。開始時(shí)螞蟻選擇三條路徑的概率是相同的，蟻群中的螞蟻同時(shí)從A點(diǎn)出發(fā)，到達(dá)D點(diǎn)。速度相同的情況下相同時(shí)間內(nèi)，AD之間往返次數(shù)較多。由于信息素?fù)]發(fā)速度是一定的，AD上往返用時(shí)短，信息素殘留濃度相較于其他兩條路徑更高，這樣一來路徑AD被選擇的概率就越來越大。蟻群算法的基本思想是蟻群的覓食行為，但是算法中的蟻群屬于人造蟻群，它是在自然界蟻群的基礎(chǔ)上進(jìn)行了升華改造。它們之間既有相同之處又有不同。首先是相同之處：人造蟻群保留了依靠信息素交流這一特點(diǎn)，也會(huì)在所經(jīng)過的路徑上留下信息素影像后續(xù)螞蟻的選擇；人造蟻群和真實(shí)蟻群覓食過程中都會(huì)選擇一條最優(yōu)路徑；兩種類型的蟻群在路徑選擇機(jī)制都依靠概率決定，即信息素殘留濃度高的路徑被選擇的幾率更大。人造蟻群是在自然界蟻群的基礎(chǔ)上被創(chuàng)造出來，因此它具備一些自然界蟻群不具備的特點(diǎn)：人造蟻群有記憶功能，對(duì)于已經(jīng)走過的路徑，會(huì)將它存儲(chǔ)在禁忌表中，避免了相同的路徑重復(fù)經(jīng)過，可以減少不必要的程序運(yùn)行；人造螞蟻在路徑選擇上不同于自然界蟻群，它的選擇概率并不是完全隨機(jī)的，我們可以通過啟發(fā)因子對(duì)蟻群選擇路徑概率進(jìn)行適當(dāng)影響；在解決不同問題時(shí)，我們可以對(duì)人工螞蟻進(jìn)行改良，提高蟻群算法的普適性，這些都是自然界螞蟻所不具備的特點(diǎn)[45]。4.2.3蟻群算法數(shù)學(xué)模型我們以旅行商問題TSP（totalsuspendedparticulate）作為蟻群算法的數(shù)學(xué)模型。TSP問題簡(jiǎn)單來說就是：有N（N=1.2.3…n）個(gè)城市，在這N個(gè)城市之間游歷一周，且每?jī)蓚€(gè)城市之間只能游歷一次，那么可以存在若干條游歷路徑。TSP的目的就是選出其中最優(yōu)的一條路徑。我們假設(shè)人工蟻群中有m只螞蟻，在構(gòu)建TSP路徑過程中，初始時(shí)刻，尋優(yōu)過程的每條路徑上的信息素濃度都相同。定義φij（0）=C（C是一個(gè)常數(shù)），螞蟻k（k=1.2.3…m）在尋優(yōu)過程中，根據(jù)各條路徑上信息素濃度的大小以一定的概率pijk（t）決定轉(zhuǎn)移的方向，由城市i向城市j轉(zhuǎn)移的概率pijkpijk（t）=（4-8式（4-8）中：ηij表示路徑（i，j）的能見度，一般與ij之間的距離有關(guān)，一般??；φij（t）表示t時(shí)刻路徑ij上的信息素量；α表示信息素的相對(duì)重要性（α≥0），稱為啟發(fā)因子；β表示能見度的相對(duì)重要性（β≥0），稱為期望啟發(fā)因子。蟻群中的m只螞蟻全都完成一次旅行之后，要對(duì)城市之間的信息素含量就行更新：（4-9）（4-10）式（4-9）、（4-10）中：Δφijk表示螞蟻k在本次循環(huán)中留在路徑ij上的信息素量；ρ表示信息素的持久因子，（0≤ρ<1），1-同時(shí)，針對(duì)游歷過程中螞蟻在路徑ij上的信息素釋放量Δ第一種是蟻量模型：（4-11）第二種是蟻密模型，這種模型的計(jì)算公式如（4-11）所示：（4-12）上式中表示ij兩城市間的距離第三種是蟻周模型：（4-13）上式中表示螞蟻k游歷所有城市所走過的路徑之和。從式（4-11）、（4-12）和（4-13）可以看出，上述三種模型的區(qū)別在于：蟻量和蟻密模型的信息素量是與局部條件有關(guān)，而蟻周模型則與螞蟻所走過的總體路徑有關(guān)，可以更好的反映全局情況，所以在這里我們選擇蟻周模型作為信息素參考模型。4.3蟻群算法改進(jìn)及路徑生成4.3.1蟻群算法改進(jìn)使用ACO的路徑尋優(yōu)過程，是按照指定程序不斷地運(yùn)行，更新每條路徑上的信息素濃度、確定選擇概率，并最終搜索出來最優(yōu)路徑。但是在算法運(yùn)行初期，尋優(yōu)過程比較盲目，且隨機(jī)性很大，這就很容易導(dǎo)致在搜索一段時(shí)間過后，蟻群中的大部分螞蟻受到信息素濃度的影響，都朝著濃度大的路徑移動(dòng)，從而導(dǎo)致在搜索初期，一些沒有被選擇的較優(yōu)路徑，在后續(xù)尋優(yōu)過程中被選擇的概率更小，這樣搜索出來的路徑可能是局部最優(yōu)解而非全局最優(yōu)解，這也是導(dǎo)致蟻群算法出現(xiàn)早熟、停滯等現(xiàn)象的主要原因[47-50]。為避免算法在初期陷入局部尋優(yōu)同時(shí)還能提高算法搜索速度，我們對(duì)影響ACO的影響因素進(jìn)行分析。蟻群中的螞蟻選擇哪條路徑，是由概率公式?jīng)Q定，而概率公式中一些參數(shù)的設(shè)定，對(duì)于概率選擇的影響很大，且目前參數(shù)設(shè)定并沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，其中尤其以信息素重要程度α和能見度重要程度β設(shè)定最為重要。（1）信息素重要程度α對(duì)算法的影響α的大小表示信息素濃度對(duì)螞蟻選擇路徑的影響大小。α值越大，那些之前被選擇的路徑上由于有信息素殘留，被選擇的概率更高；反之如果α過小，則路徑搜索隨機(jī)性增大，導(dǎo)致搜索時(shí)間過長(zhǎng)。（2）能見度重要程度β對(duì)算法的影響能見度重要程度β的大小決定了啟發(fā)式信息對(duì)螞蟻路徑選擇的影響程度。β越大，螞蟻選擇下一步路徑時(shí)會(huì)受到距離的影響，更傾向于選擇距離較近的路徑，這樣一來算法收斂速度變快，但隨機(jī)性降低，初期不能搜索出更多的路徑，最終的最優(yōu)路徑也很有可能是局部最優(yōu)；反之如果β過小，蟻群將以隨機(jī)搜索方式搜索，這樣一來找到最優(yōu)路徑就很困難了。通常情況下，狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率公式中的啟發(fā)式因子和期望啟發(fā)因子都是定值，取值范圍一般在1到10之間，一般都取作1。本文通過多次仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在迭代過程中改變?chǔ)力碌谋壤P(guān)系會(huì)取得很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且當(dāng)達(dá)到五倍比例關(guān)系時(shí)，尋優(yōu)效果最佳。迭代初期，將α的值設(shè)定為1，β的值設(shè)定為5，以啟發(fā)式作為螞蟻狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率的一個(gè)主要參考因素，螞蟻選擇道路的概率大小主要由啟發(fā)式?jīng)Q定，從而避免了信息素濃度的積累導(dǎo)致的局部尋優(yōu)；隨著迭代的進(jìn)行將α設(shè)定為5，同時(shí)減小β的值，設(shè)定為1，增加信息素濃度在在概率選擇上的重要程度，會(huì)使信息素濃度高的路徑上的信息素濃度近一步積累，加速蟻群算法的收斂速度，得到最優(yōu)路徑。αβ比例關(guān)系如下所示[51]：（4-14）4.3.2改進(jìn)蟻群算法仿真驗(yàn)證我們以31個(gè)城市的旅行商問題為例。蟻群在31個(gè)城市隨機(jī)出發(fā)，游歷一周，求經(jīng)過所有城市的最優(yōu)路徑。初始時(shí)刻，蟻群算法各參數(shù)設(shè)置如下：Ant_number=500;%螞蟻數(shù)量Alpha=1;%信息素重要程度的參數(shù)Beta=5;%啟發(fā)式因子重要程度的參數(shù)Rho=0.5;%信息素蒸發(fā)系數(shù)NC_Max=100;%最大迭代次數(shù)Q=100;%信息素增加強(qiáng)度系數(shù)圖4-3傳統(tǒng)蟻群算法旅行商仿真圖Fig.4-3Antcolonyalgorithmsimulationdiagram上圖4-3為傳統(tǒng)蟻群算法旅行商問題仿真結(jié)果，左邊是最優(yōu)路徑的線路，右邊是每次迭代過程的最小值和平均值。整個(gè)過程經(jīng)過65次迭代左右得到最優(yōu)路徑。其中，Lbest=15601.9195329187。按改進(jìn)方法對(duì)原程序進(jìn)行修改，其他初始參數(shù)設(shè)定均不變，將信息素重要程度α和能見度重要程度β改為隨迭代次數(shù)發(fā)生改變，具體修改規(guī)則如程序圖4-4所示。圖4-4部分蟻群算法程序圖Fig.4-4Antcolonyalgorithmprogramdiagram圖4-5改進(jìn)蟻群算法旅行商仿真圖Fig.4-5Improvedantcolonyalgorithmsimulationdiagram按上述優(yōu)化過程對(duì)傳統(tǒng)蟻群算法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，經(jīng)優(yōu)化過后的蟻群算法路徑尋優(yōu)如圖4-5所示。雖然前期收斂速度緩慢，但是中期加速收斂并經(jīng)過52次收斂得到最優(yōu)解，最優(yōu)路徑Lbest=15588.2935578277。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過對(duì)蟻群算法的改進(jìn)可以加快收斂速度，且經(jīng)過改進(jìn)的蟻群算法在尋優(yōu)過程中最優(yōu)路徑比傳統(tǒng)蟻群算法所得最優(yōu)路徑更短，結(jié)果更優(yōu)。4.3.3改進(jìn)蟻群算法游歷節(jié)點(diǎn)及路徑生成利用改進(jìn)蟻群算法對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的過程：我們?cè)赬OY平面來生成蟻群尋優(yōu)路徑，同時(shí)定義每條路徑對(duì)應(yīng)的PID參數(shù)。假設(shè)我們的三個(gè)優(yōu)化參數(shù)都有5位有效數(shù)字，小數(shù)點(diǎn)前面1位，后面4位。因此在設(shè)計(jì)XOY平面的過程中，每個(gè)單位橫坐標(biāo)代表一位有效數(shù)字，橫坐標(biāo)一共有3*5=15位，對(duì)于每個(gè)有效數(shù)字，他們的取值范圍在0-9之間也就是10位。所以XOY平面的設(shè)計(jì)應(yīng)為橫坐標(biāo)有15個(gè)單位長(zhǎng)度，縱坐標(biāo)為10個(gè)單位長(zhǎng)度的如下XOY平面[52]。圖4-6路徑生成示意圖Fig.4-6Pathgenerationdiagram上圖代表螞蟻隨機(jī)選擇的一條路徑，螞蟻從原點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過每個(gè)橫坐時(shí)隨機(jī)經(jīng)過該橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)相交節(jié)點(diǎn)（i=0，1，2…15）節(jié)點(diǎn)直到最后到達(dá)，在此過程中一共經(jīng)過了15個(gè)節(jié)點(diǎn)。螞蟻每在XOY平面游歷一次，都會(huì)有一條包含15個(gè)坐標(biāo)的折線，坐標(biāo)對(duì)應(yīng)PID參數(shù)公式如下所示：（4-15）同時(shí)，由于搜索范圍較大，耗時(shí)較長(zhǎng)，我們可以首先使用Z-N法確定一組PID參數(shù)，并按如下公式（4-16）確定蟻群算法搜索范圍，這樣的話可以大大節(jié)省搜索時(shí)間，提高搜索效率。（4-16）式（4-16）中：取值范圍（0-1）。由于蟻群算法優(yōu)化PID參數(shù)與傳統(tǒng)的TSP問題有所區(qū)別，這里對(duì)旅行商問題中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率等公式進(jìn)行調(diào)整，使其滿足解決PID參數(shù)優(yōu)化問題需要。其中，螞蟻k在t時(shí)刻由上某一節(jié)點(diǎn)向上某一節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移的概率為：=（4-17）式中所表示意義與（4-8）式有所差別，它們分別表示節(jié)點(diǎn)上的信息素濃度以及節(jié)點(diǎn)能見度。在這里，我們對(duì)啟發(fā)式從新定義：=（4-18）上式為當(dāng)前最優(yōu)路徑對(duì)應(yīng)的各節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)。同時(shí)，對(duì)于信息素的更新規(guī)則參考上式（4-9）（4-10）（4-13）并對(duì)（4-13）做出修改，將修改信息素依據(jù)由路徑改為目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)的作用是反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能以及穩(wěn)態(tài)性能。在這里，我們定義目標(biāo)函數(shù)為：（4-19）式(4-19)中，、、為Z-N法整定的PID參數(shù)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)的超調(diào)量、上升時(shí)間以及調(diào)節(jié)時(shí)間；、、為螞蟻k經(jīng)歷的路徑節(jié)點(diǎn)所生成的PID參數(shù)對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。、、為權(quán)值，一般為經(jīng)驗(yàn)所得。在這里我們?nèi)?0.6，=0.2，=0.2PID參數(shù)優(yōu)化整定步驟[53]：Step1：初始化。設(shè)置蟻群算法相關(guān)參數(shù)。如蟻群數(shù)量m，最大迭代次數(shù)NC_Max，信息素濃度、啟發(fā)式和啟發(fā)因子等；Step2：利用Z-N法計(jì)算PID三個(gè)參數(shù)，并按公式（4-16）確定蟻群搜索范圍：Step3：將螞蟻放置原點(diǎn)并開始爬行，其向各個(gè)節(jié)點(diǎn)爬行的概率按（4-17）式確定：Step4：所有螞蟻每完成一次從原點(diǎn)歷經(jīng)15個(gè)節(jié)點(diǎn)的爬行后，完成一次爬行過程，記錄15個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，按（4-15）式計(jì)算對(duì)應(yīng)的PID參數(shù)；Step5：將PID參數(shù)賦值給PID控制器，運(yùn)行系統(tǒng)仿真，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值，并將最優(yōu)結(jié)果記錄下來；Step6：按照公式（4-9）（4-10）（4-19）更新信息素濃度；Step7：返回step1進(jìn)行下一次迭代，直到到達(dá)最大迭代次數(shù)停止；4.4基于改進(jìn)蟻群算法的PID參數(shù)優(yōu)化仿真結(jié)果為驗(yàn)證改進(jìn)ACO的效果，基于MATLAB軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。造紙機(jī)速度鏈系統(tǒng)可視為由變頻器和三相異步電機(jī)組成。在仿真建模過程中，可將異步電機(jī)近似看作輸入為頻率f輸出為轉(zhuǎn)速n的單變量線性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為，。把變頻器也看作一階慣性環(huán)節(jié)，當(dāng)變頻器輸入控制電壓為u，輸出為f時(shí)，其傳遞函數(shù)為，其中。并按照控制系統(tǒng)的基本參數(shù)可設(shè)定控制器的控制對(duì)象傳遞函數(shù)為：（4-20）4.4.1設(shè)定值跟蹤性能比較表4-1PID參數(shù)Tab.4-1PIDparameter控制方法KPKIKDZ-N0.19580.02240.1425ACO0.19840.02260.1211改進(jìn)ACO0.09320.02440.0236分別將改進(jìn)蟻群算法與常規(guī)蟻群算法、Z-N法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比。三種不同控制方法整定出的PID參數(shù)如表4-1所示，搭建的Simulink模型如圖4-7所示。圖4-7不同控制方法下的Simulink模型搭建圖Fig.4-7Differenttypesofsimulationdiagrams系統(tǒng)在三種控制方法下，分別加入單位階躍信號(hào)，由于實(shí)際生產(chǎn)中，紙張定量及種類發(fā)生變化時(shí)都會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，為驗(yàn)證系統(tǒng)的抗干擾性，在第30s添加幅值為1的階躍信號(hào)作為干擾信號(hào)，最終獲得的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線如圖4-8所示，階躍響應(yīng)下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)如表4-2所示，階躍擾動(dòng)下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)如表4-3所示。圖4-8階躍響應(yīng)及階躍擾動(dòng)下三種算法的系統(tǒng)響應(yīng)曲線Fig.4-8Systemresponsecurvesofthreedifferentalgorithms表4-2階躍響應(yīng)下三種算法的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Tab.4-2DynamicPerformanceSpecification控制方法調(diào)整時(shí)間（t/s）超調(diào)量（σ/%）Z-N法818ACO59改進(jìn)ACO33表4-3階躍擾動(dòng)下三種算法的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Tab.4-3Systemdynamicperformanceindexunderdisturbance控制方法波動(dòng)時(shí)間（t/s）超調(diào)量（σ/%）Z-N法3020ACO3016改進(jìn)ACO2213由表4-2可知，與Z-N法及ACO算法相比，改進(jìn)ACO算法令系統(tǒng)無超調(diào)量，調(diào)整時(shí)間最小。由表4-3可知，在加入階躍擾動(dòng)的情況下，基于改進(jìn)ACO算法令系統(tǒng)的超調(diào)量最小，波動(dòng)時(shí)間最短，說明改進(jìn)ACO算法的系統(tǒng)響應(yīng)速度最快、調(diào)節(jié)時(shí)間最短、抗干擾性能最好。從生產(chǎn)方面來看采用這種優(yōu)化算法的傳動(dòng)控制系統(tǒng)在遇到外部擾動(dòng)或車速升降的信號(hào)時(shí)，會(huì)有更加靈敏的反應(yīng)，在很短的時(shí)間內(nèi)就可以恢復(fù)正常，大大降低了因?yàn)樗俣日{(diào)整不及時(shí)而造成的速度鏈波動(dòng)甚至斷紙的風(fēng)險(xiǎn)。4.4.2魯棒性能比較實(shí)際生產(chǎn)中被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型會(huì)受到非線性因素的影響而失配，假設(shè)失配20%后的數(shù)學(xué)模型仿真如下：圖4-9失配20%后的數(shù)學(xué)模型仿真圖Fig.4-9Modelmismatch20%simulationdiagram在被控對(duì)象模型失配的情況下，分別對(duì)三種控制方法加入階躍信號(hào)，并在第30s加入幅值為1的階躍信號(hào)作為干擾信號(hào)，最終獲得的模型失配下系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線如圖4-10所示，階躍響應(yīng)下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)如表4-4所示，階躍擾動(dòng)下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)如表4-5所示。圖4-10模型失配下階躍響應(yīng)及階躍擾動(dòng)下三種算法的系統(tǒng)響應(yīng)曲線Fig.4-10Theresponsecurveofthesystemwhenthemodelismismatched表4-4模型失配時(shí)階躍響應(yīng)下三種算法的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Tab.4-4Thedynamicperformanceofthealgorithmwhenthemodelismismatched控制方法調(diào)整時(shí)間（t/s）超調(diào)量（σ/%）Z-N法1550ACO1332改進(jìn)ACO812表4-5模型失配時(shí)階躍擾動(dòng)下三種算法的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)Tab.4-5Systemdynamicperformanceindexunderdisturbanceconditionwhenthemodelismismatched控制方法波動(dòng)時(shí)間（t/s）超調(diào)量（σ/%）Z-N法3526ACO3319改進(jìn)ACO2417上述仿真結(jié)果表明：與Z-N法及傳統(tǒng)ACO算法相比，基于改進(jìn)ACO的PID控制系統(tǒng)在被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型失配時(shí)在速度鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)中的響應(yīng)速度更快、超調(diào)量更小抗干擾能力更強(qiáng)。并且，經(jīng)過改進(jìn)ACO優(yōu)化的PID參數(shù)魯棒性更強(qiáng)。4.5本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了PID算法基本原理及數(shù)學(xué)表達(dá)式，同時(shí)針對(duì)中高速長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)特點(diǎn)，提出了利用改進(jìn)的ACO優(yōu)化PID控制器參數(shù)，提高控制器控制性能，并對(duì)改進(jìn)算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明：基于改進(jìn)蟻群算法的PID控制既提高了蟻群算法的收斂速度，又解決了算法本身因?yàn)橛绊懸蜃铀鶎?dǎo)致的局部尋優(yōu)問題，同傳統(tǒng)ACO算法相比改進(jìn)后的ACO算法具有更好地尋優(yōu)結(jié)果。同時(shí)，MATLAB仿真結(jié)果也表明：在速度鏈控制系統(tǒng)中，基于改進(jìn)蟻群算法的PID控制系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)蟻群算法PID控制系統(tǒng)和常規(guī)PID控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度更快，超調(diào)量小，抗干擾能力更強(qiáng)且魯棒性也更好。本章相關(guān)研究成果已經(jīng)在《中國(guó)造紙》期刊2019年第11期發(fā)表。5中高速長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用案例以實(shí)際項(xiàng)目為設(shè)計(jì)背景，結(jié)合理論知識(shí)，完成相關(guān)硬件選型及軟件組態(tài)工作，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套中高速瓦楞紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)。5.1紙機(jī)基本參數(shù)和要求5.1.1紙機(jī)基本參數(shù)依據(jù)保定某造紙企業(yè)要求，設(shè)計(jì)一條瓦楞紙機(jī)生產(chǎn)線，紙機(jī)基本參數(shù)及設(shè)計(jì)方案如下所示：表5-1主傳動(dòng)點(diǎn)列表Tab.5-1Listoftransmissionpoints主傳動(dòng)參數(shù)表控制類型序號(hào)名稱電機(jī)功率數(shù)量1驅(qū)網(wǎng)輥355KW1負(fù)荷分配、總車速給定2真空伏輥315KW1負(fù)荷分配、速度鏈3一壓下輥250KW1負(fù)荷分配、速度鏈4一壓上輥250KW1負(fù)荷分配、速度鏈5二壓下輥250KW1負(fù)荷分配、速度鏈6二壓上輥250KW1負(fù)荷分配、速度鏈7一組缸200KW1分部傳動(dòng)、速度鏈8二組缸200KW1分部傳動(dòng)、速度鏈9三組缸200KW1分部傳動(dòng)、速度鏈10施膠輥75KW2負(fù)荷分配、速度鏈11壓光輥75KW2負(fù)荷分配、速度鏈12卷紙機(jī)55KW1張力控制、速度鏈13導(dǎo)網(wǎng)輥15KW1分部傳動(dòng)、速度鏈14引紙繩22KW115引紙輥15KW116施膠引紙輥15KW11.生產(chǎn)品種：瓦楞紙2.紙張定量：90-130g/m23.凈紙寬度：3600mm4.工作車速：600m/min5.傳動(dòng)車速：600m/min6.傳動(dòng)形式：變頻分部傳動(dòng)7.紙機(jī)傳動(dòng)點(diǎn)：18個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)5.1.2傳動(dòng)系統(tǒng)基本要求根據(jù)用戶要求，傳動(dòng)控制系統(tǒng)整體控制方案選擇直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器交流傳動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)為全數(shù)字PLC-VVVF控制系統(tǒng)。PLC型號(hào)選擇德國(guó)SIEMENSS7-300系列，變頻器選取ABB公司ACS880高性能變頻器，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制交流變頻傳動(dòng)。系統(tǒng)供電方式選擇交流母線供電，操作臺(tái)觸摸屏選用西門子精致面板KP700，同時(shí)對(duì)PLC系統(tǒng)工作環(huán)境進(jìn)行風(fēng)冷降溫。系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖如圖5-1所示：圖5-1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.5-1Controlsystemstructure傳動(dòng)系統(tǒng)第一級(jí)為變頻器控制級(jí)，變頻器采用ABB公司ACS880系列直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器，與三相異步電機(jī)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)第二級(jí)為PLC控制級(jí)，選用S7-300PLC作為中央控制器，CPU選用313-2DP。PLC與變頻器、操作臺(tái)組成PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)整個(gè)造紙機(jī)的控制任務(wù)。第三級(jí)為上位監(jiān)控級(jí)。上位機(jī)、操作臺(tái)與PLC保持通訊，上位機(jī)可以編寫修改PLC內(nèi)的程序，也能調(diào)節(jié)變頻器參數(shù)；操作臺(tái)配備人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)造紙機(jī)的操作控制。整個(gè)控制系統(tǒng)由上位機(jī)、S7-300PLC、操作臺(tái)以及變頻器和電機(jī)共同組成。實(shí)現(xiàn)的控制功能包括：網(wǎng)部、壓榨部、施膠部、壓光部負(fù)荷分配控制、卷取部的直接張力控制以及整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)速度鏈控制。5.2傳動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.2.1SIMATICS7-300PLC德國(guó)SIEMENSS7-300是一類中大型PLC。因?yàn)槠浞€(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)同時(shí)自身的分布式特點(diǎn)和模塊化的結(jié)構(gòu)，操作便捷易于實(shí)現(xiàn)，目前廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。結(jié)合造紙工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，我們選用西門子S7-300PLC為控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)控制。模塊式PLC一般由電源模塊、CPU模塊、信號(hào)模塊、機(jī)架、接口模塊功能模塊等幾部分組成。在CPU模塊上有一個(gè)RS-485接口，有的還有PROFIBUS-DP接口，用來搭建MPI網(wǎng)絡(luò)。西門子SIMATICS7-300PLC結(jié)構(gòu)圖如下圖5-2所示。圖5-2SIMATICS7-300PLC結(jié)構(gòu)圖Fig.5-2SIMATICS7-300PLCPLC的工作原理：SIEMENSS7-300PLC的CPU中有各種類型的專用程序塊，通過相應(yīng)的程序可以滿足各傳動(dòng)點(diǎn)控制需求。同時(shí)，操作臺(tái)與PLC高速通訊，通過操作KP700觸摸屏上相關(guān)按鈕對(duì)紙機(jī)發(fā)出相應(yīng)控制指令。這些指令通過PFOFIBUS-DP送入PLC的CPU中進(jìn)行處理。系統(tǒng)的一些信號(hào)也會(huì)通過ET200從站被送入CPU中進(jìn)行運(yùn)算，得到各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)運(yùn)行速度，計(jì)算結(jié)果會(huì)被PLC送入變頻器中，變頻器經(jīng)過相關(guān)運(yùn)算后，通過改變供電頻率來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)速目的。在調(diào)速過程中，變頻器也會(huì)把速度變化情況實(shí)時(shí)反饋到PLC中，PLC會(huì)把速度變化情況發(fā)送給操作屏并通過操作屏顯示出來。系統(tǒng)控制流程圖如下圖5-3所示。圖5-3控制原理流程圖Fig.5-3ControlschematicofPLC5.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)硬件配置通過對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)需求，確定該傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要設(shè)備配置清單如下表所示：表5-2傳動(dòng)設(shè)備配置清單表Tab.5-2Drivelineequipmentlist名稱型號(hào)功率數(shù)量1變頻器ACS880-01-032A-315KW12變頻器ACS880-01-105A-355KW13變頻器ACS880-01-145A-375KW44變頻器ACS880-01-363A-3200KW35變頻器ACS880-01-430A-3250KW46變頻器ACS880-04-585A-3315KW17變頻器ACS880-04-650A-3355KW18通信模塊FPBA-01139變頻柜GGD510操作臺(tái)311電源柜GGD112PLCS7-300113操作屏KP700314合計(jì)41變頻器：變頻器選擇ABB公司ACS880系列變頻器，如下圖5-4所示。圖5-4ACS880系列變頻器Fig.5-4ACS880inverterACS880系列高性能變頻器配有不同類型的電源裝置，包括二極管電源裝置和再生電源裝置。它具有直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）功能可以控制大部分常見的交流電機(jī)。同時(shí)具有優(yōu)良的普適性能與其他設(shè)備搭配使用，可以應(yīng)用在造紙、冶金等多種不同的應(yīng)用背景下。它的特點(diǎn)有[54]：（1）通用的傳動(dòng)架構(gòu)（2）采用高防護(hù)等級(jí)，安全性高（3）配備直接轉(zhuǎn)矩控制功能（4）配備STO（安全轉(zhuǎn)矩取消）標(biāo)準(zhǔn)（5）直觀的控制板，帶USB接口（6）支持廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議（7）靈活的I/O和編碼器選件（8）維護(hù)簡(jiǎn)便根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們選擇ACS880-01和ACS880-04型號(hào)的變頻器作為本項(xiàng)目傳動(dòng)模塊，這也是用于控制交流異步電機(jī)的常用傳動(dòng)模塊。傳動(dòng)模塊主電路圖如下圖5-5、5-6所示。圖5-5ACS880-01傳動(dòng)模塊主電路圖Fig.5-5DrivemodulecircuitdiagramofACS880-01圖5-5中：1：整流器（將交流電流和電壓轉(zhuǎn)化為直流電流和電壓）2：直流回路（介于整流器和逆變器之間的直流電路）3：逆變器（將直流電流和電壓轉(zhuǎn)化為交流電流和電壓）4：制動(dòng)斬波器。其作用是在必要的時(shí)候把剩余能量從傳動(dòng)中間電路引入到制動(dòng)電阻器。斬波器在直流回路電壓超過最大限度時(shí)運(yùn)行。（通常情況下電壓升高是由于高慣性情況下電機(jī)的減速或者制動(dòng)引起）圖5-6ACS880-04傳動(dòng)模塊電路圖Fig.5-6DrivemodulecircuitdiagramofACS880-04ACS880系列傳動(dòng)模塊由許多部分組成。以ACS880-04為例進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。如下圖5-7所示，為傳動(dòng)模塊組成及結(jié)構(gòu)示意圖。圖5-7ACS880-04傳動(dòng)模塊組成示意圖Fig.5-7DrivemodulecompositionofACS880-04圖5-7中，1a、1b：模塊輸入動(dòng)力電纜布線處塑料蓋板；2：輸出動(dòng)力電纜塑料蓋板；3456：保護(hù)模塊塑料蓋板；7：輸入動(dòng)力電纜連接端子；8：輸出動(dòng)力電纜連接端子；9：輸出動(dòng)力電纜屏蔽層接地端子；10：金屬蓋板；11：光纜；12：接地端子；13：主冷卻風(fēng)機(jī)；14：底座導(dǎo)板；15：伸縮式插取斜槽；16：外部控制單元；17：操作面板；18：控制電纜夾板；19：連接控制單元到傳動(dòng)模塊的電纜。圖5-8是完成組裝的標(biāo)準(zhǔn)化ACS880-04傳動(dòng)模塊，1為傳動(dòng)模塊主體，234是傳動(dòng)模塊保護(hù)蓋板，5是共膜濾波器，作用是抑制傳導(dǎo)干擾，6是整個(gè)傳動(dòng)模塊的底托，7、8是帶控制盤安裝支架的外部控制單元和操作面板。操作面板如圖5-9所示。圖中分別是ACS-AP-1輔助操作面板和DPMP-01柜門安裝組件實(shí)物圖，在標(biāo)準(zhǔn)的傳動(dòng)模塊配置中操作面板位于外部控制單元的操作面板安裝架上，使用DPMP-01安裝平臺(tái)將操作面板安裝在柜門上。圖5-8標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)模塊配置a）b）Fig.5-a）b）圖5-9操作面板Fig.5-9Operationpanel傳動(dòng)模塊組裝完成，需要與電源、電機(jī)及PLC進(jìn)行連接。連接圖如下圖5-10所示。圖5-10電源和控制連接示意圖Fig.5-10Schematicdiagramofdrivemoduleconnection上圖5-10是變頻器與電源及電機(jī)連接示意圖，123號(hào)插槽內(nèi)可插入模擬和數(shù)字I/O擴(kuò)展模塊、反饋接口模塊和現(xiàn)場(chǎng)總線模塊，4為FSO-xx安全模塊連接器，5是存儲(chǔ)器，6是I/O端子排，7是操作面板，配備通訊接口，可以與PC進(jìn)行通訊，8是制動(dòng)電阻器。通訊模塊：通訊模塊同樣選擇ABB公司生產(chǎn)的PROFIBUS-DP適配器模塊FPBA-01。通訊模塊是一種器件的名稱，通過該器件傳動(dòng)單元可以連接到一個(gè)外部串行通訊網(wǎng)絡(luò)（如現(xiàn)場(chǎng)總線）。同時(shí)模塊的通訊可以有一個(gè)傳動(dòng)參數(shù)來激活。PROFIBUS-DP適配器模塊FPBA-01是一個(gè)用于ABB傳動(dòng)的可選適配器模塊，也是ABB傳動(dòng)單元接入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)備。在PFOFIBUS網(wǎng)絡(luò)上，傳動(dòng)單元被認(rèn)為是一個(gè)從設(shè)備，下圖5-11是模塊FPBA-01模塊實(shí)物圖。圖5-11PROFIBUS-DP適配器模塊FPBA-01Fig.5-11AdaptermoduleFPBA-01ofPROFIBUS-DP在安裝好PROFIBUS-DP適配器模塊FPBA-01并按圖5-12所示連接完成后，同時(shí)還需要對(duì)通訊模塊所在傳動(dòng)單元進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，以便能與通訊模塊保持通訊。傳動(dòng)單元類型不同，激活傳動(dòng)單元與通訊模塊所需要更改的參數(shù)也有所不同。在所有工作準(zhǔn)備完成后，還要對(duì)主機(jī)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，為主機(jī)配置一個(gè)設(shè)備描述（GSD）文件，保證通訊模塊與主機(jī)間正常通訊。圖5-12PROFIBUS通訊連接示意圖Fig.5-12CommunicationconnectiondiagramofPROFIBUS操作屏：操作屏是組成SIMATICHMI的重要部分之一。HMI（HumanMachineInterface—人機(jī)接口）是連接操作人員與底層設(shè)備之間的一種接口，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、狀態(tài)監(jiān)視等相關(guān)功能。常用的HMI系統(tǒng)有操作面板、工控機(jī)等，用來進(jìn)行HMI組態(tài)開發(fā)的軟件有WinCC、Portal等。SIMATICHMI設(shè)備是一個(gè)將文本顯示、操作面板和基于Windows的系統(tǒng)用于有效的機(jī)器操控和監(jiān)視的完整系列。圖5-13KP700精智面板實(shí)物圖Fig.5-13KP700operationpanelSIMATICHMI根據(jù)不同的客戶需求可以分為基本型HMI（適用于簡(jiǎn)單HMI任務(wù)的經(jīng)濟(jì)型解決方案）和增強(qiáng)型HMI（用于解決復(fù)雜HMI任務(wù)，靈敏簡(jiǎn)便）。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，我們選擇增強(qiáng)型HMI中的SIMATICHMI精智面板，型號(hào)為KP700。如圖5-13、5-14所示。圖5-14KP700精智面板實(shí)物圖Fig.5-14KP700operationpanelKP700精智面板擁有7.0英寸TFT寬屏顯示面板，分辨率為800*480像素，擁有24個(gè)可編程功能鍵，用戶內(nèi)存為12MB，支持多種通訊（如串口通訊、MPI、PROFIBUS-DP），界面設(shè)計(jì)使用TIAPortalV13及以上版本組態(tài)。5.2.3現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)PROFIBUS的全稱是ProcessFieldbus（過程現(xiàn)場(chǎng)總線），它是一款由西門子公司提出的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，由于其性能強(qiáng)大、通訊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且傳輸穩(wěn)定，通訊速率可以達(dá)到12Mbps/s，目前已經(jīng)成為一種全球性開放式現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。本文所建立的傳動(dòng)控制系統(tǒng)三級(jí)結(jié)構(gòu)如上圖5-1所示，變頻器和PLC之間的通訊以及PLC和操作臺(tái)的通訊，都是利用的PROFIBUS技術(shù)實(shí)現(xiàn)。通過PROFIBUS-DP可以將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行情況傳輸給計(jì)算機(jī)和操作臺(tái)，并通過現(xiàn)場(chǎng)畫面顯示出來，方便工作人員更好地監(jiān)視和操作[55-56]。PROFIBUS根據(jù)通訊特點(diǎn)的不同又可以分為PROFIBUS-DP（車間級(jí)通訊）、PROFIBUS-PA（現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通訊）、PROFIBUS-FMS（工廠級(jí)通訊）。本項(xiàng)目主要是用的就是PROFIBUS-DP通訊，這種通訊技術(shù)特別適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備I/O的數(shù)據(jù)傳輸，很好的取代了數(shù)字量、模擬量信號(hào)線，大大降低了通訊成本，同時(shí)還提高了通訊效率。PROFIBUS連接的系統(tǒng)一般由主站和從站構(gòu)成，主站從站數(shù)量可以是一個(gè)也可以是多個(gè)，主站對(duì)總線具有控制權(quán)，主從站之間依靠主站查詢和從站響應(yīng)進(jìn)行通訊。通常情況下主站一般為控制器和工控機(jī)，從站一般為變頻器、閥門和等裝置。5.3傳動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)軟件介紹中高速長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)控制選擇Windows7作為操作系統(tǒng)，在軟件組態(tài)方面用的主要軟件包括SIEMENSSTEP7、WinCC，下面分別對(duì)這兩種組態(tài)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。（1）SIEMENSSTEP7SIEMENSSTEP7是德國(guó)西門子開發(fā)的一款優(yōu)秀的軟件。它功能強(qiáng)大，可西門子公司生產(chǎn)的可編程邏輯控制器的編程、監(jiān)控及參數(shù)設(shè)定，是一種能實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)化功能的工具。目前，STEP7提供了三種程序設(shè)計(jì)方案，很大程度上滿足了不同人群的編程需求。下圖5-15是三種不同程序設(shè)計(jì)方案示意圖。OB1線性程序結(jié)構(gòu)OB1分塊程序結(jié)構(gòu)任務(wù)OB1線性程序結(jié)構(gòu)OB1分塊程序結(jié)構(gòu)任務(wù)1任務(wù)2任務(wù)N…結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)OB1功能N功能1…Fig.5-15ProgramstructurediagramofSTEP7第一種是編程人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將所需程序在OB1塊中編寫完成，PLC中的CPU按照一定順序循環(huán)執(zhí)行命令；第二種是工程師將程序編寫在不同的塊中，用來實(shí)現(xiàn)不同的控制功能，OB1塊在執(zhí)行相關(guān)指令時(shí)，會(huì)調(diào)用特定的功能塊，完成相應(yīng)的控制功能。這種方法會(huì)減輕編程人員負(fù)擔(dān)，各自負(fù)責(zé)獨(dú)立模塊編寫，最后再統(tǒng)一執(zhí)行。最后一種方法是編寫一些能執(zhí)行相似功能的指令塊，這些指令塊可以重復(fù)使用，根據(jù)不同的生產(chǎn)控制需求對(duì)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)更改，就可以實(shí)現(xiàn)多種不同設(shè)備的控制任務(wù)，具備“一塊多用”的特點(diǎn)。目前，SIEMENSSTEP7的編程語言主要有梯形圖（LAD）、語句表（STL）及功能塊（FBD）三種，這三種編程語言可以在編程過程中可以轉(zhuǎn)化使用。同時(shí)STEP7編程還具備在線和離線編程功能，當(dāng)STEP7在線運(yùn)行時(shí)，可以對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行上載、下載、和實(shí)時(shí)監(jiān)控；當(dāng)處于離線模式時(shí)，同樣可以進(jìn)行編輯、輸入等功能[57]。（2）SIEMENSWinCCSIEMENSWinCC一款用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)控的組態(tài)軟件，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，工程師通過WinCC進(jìn)行相關(guān)組態(tài)設(shè)計(jì)，將所需監(jiān)控的控制量（如速度、溫度、壓力等）在上位機(jī)顯示出來，方便操作員更好地監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行情況。不僅如此，WinCC還可以在生產(chǎn)過程中將下位機(jī)傳給上位機(jī)的信號(hào)進(jìn)行記錄，生成圖表，完成對(duì)歷史記錄的存檔。目前WinCC也被集成到TIAPortal平臺(tái)，用于開發(fā)新版觸摸屏的界面組態(tài)。在使用時(shí)只需要打開TIAPortal選擇添加相應(yīng)的項(xiàng)目，并在選擇框內(nèi)選擇需要組態(tài)的項(xiàng)目即可，方便快捷[58]。5.3.2傳動(dòng)系統(tǒng)軟件組態(tài)上位機(jī)作為系統(tǒng)編程設(shè)備，在進(jìn)行軟件編程以前首先要打開STEP7進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。如上圖5-16所示，打開STEP7軟件并建立新項(xiàng)目，隨后打開SIMATIC管理器，完成添加CPU及電源模塊類型，選擇程序塊等相關(guān)工作。圖5-16STEP7硬件組態(tài)Fig.5-16HardwareconfigurationofSTEP7圖5-17系統(tǒng)程序塊Fig.5-17Systemprogramblock組態(tài)完成后進(jìn)行相應(yīng)的程序編寫，根據(jù)傳動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇相應(yīng)程序塊，并進(jìn)行程序編寫，本項(xiàng)目程序結(jié)構(gòu)選擇分塊程序節(jié)，OB1中存放傳動(dòng)系統(tǒng)主程序，運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要調(diào)用其他程序塊，程序塊選擇如圖所示。上圖5-17為傳動(dòng)系統(tǒng)程序塊圖，OB1為自由循環(huán)組織塊，CPU啟動(dòng)后，系統(tǒng)執(zhí)行OB1，所有程序運(yùn)行過后，操作系統(tǒng)再次啟動(dòng)繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行OB1。在OB1中可以調(diào)用FB、SFB、FC、SFC等用戶程序使其循環(huán)執(zhí)行。KP700操作屏界面組態(tài)：首先打開TIAPortal，點(diǎn)擊創(chuàng)建新項(xiàng)目，隨后在左邊列表找到添加設(shè)備欄，如下圖5-18所示。圖5-18操作屏組態(tài)界面Fig.5-18Consolescreenconfigurationinterface雙擊添加新設(shè)備，進(jìn)入添加設(shè)備界面，選擇添加HMI，并在HMI文件夾內(nèi)找到KP700顯示屏型號(hào)進(jìn)行添加。添加完成后，即可進(jìn)入組套界面進(jìn)行界面組態(tài)。圖5-19觸摸屏型號(hào)選擇Fig.5-19Touchscreenmodelselection圖5-20KP700組態(tài)界面Fig.5-20ConfigurationinterfaceofKP7005.4傳動(dòng)控制系統(tǒng)操作界面設(shè)計(jì)及運(yùn)行效果5.4.1傳動(dòng)系統(tǒng)控制流程圖根據(jù)用戶需求，設(shè)計(jì)了一套車速為600m/min長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)的傳動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，可實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)計(jì)工作車速，并按照生產(chǎn)需求進(jìn)行相應(yīng)的程序編寫，實(shí)現(xiàn)速度鏈控制、負(fù)荷分配和張力控制。程序控制流程如圖5-21所示。圖5-21主程序流程圖Fig.5-21Controlprogramflowchart5.4.2基于TIAPortalV13的操作界面設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，使用TIAPortalV13對(duì)操作臺(tái)操作屏界面進(jìn)行組態(tài)，操作屏畫面可分為三類：主畫面、分布畫面和設(shè)置畫面。圖5-22操作屏主畫面Fig.5-22Mainscreenofoperationscreen主畫面圖如上圖5-22所示，可以顯示所有傳動(dòng)點(diǎn)的給定速度（紅色），實(shí)際速度（藍(lán)色），電流棒型圖（紅色），轉(zhuǎn)距棒型圖（藍(lán)色）和爬行運(yùn)行狀態(tài)。按鈕F9到F14可以切換各傳動(dòng)點(diǎn)分部畫面。圖5-23分部畫面Fig.5-27Segmentscreen分部畫面如圖5-23，可以顯示單個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的給定速度（紅色），實(shí)際速度（藍(lán)色），電流棒型圖（紅色），轉(zhuǎn)距棒型圖（藍(lán)色），爬行運(yùn)行狀態(tài)。有F1啟動(dòng)按鈕，有F2停止按鈕，有F3爬行切換按鈕（可以在運(yùn)行爬行之間切換），有F4復(fù)位按鈕（變頻器上電后要按一次后才能啟動(dòng)），有F5加速按鈕（按一次給定速度增加0.1米），有F6減速按鈕（按一次給定速度增加0.1米），有F7緊紙按鈕（按住給定速度增加5米，松開回到原速度）。設(shè)置畫面如圖5-24所示，按鈕K10可以調(diào)用。可以設(shè)置負(fù)荷分配傳動(dòng)點(diǎn)的單動(dòng)聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，F(xiàn)3是壓榨聯(lián)動(dòng)按鈕，F(xiàn)4是壓榨單動(dòng)按鈕，F(xiàn)5是施膠聯(lián)動(dòng)按鈕，F(xiàn)6是施膠單動(dòng)按鈕，F(xiàn)7是壓光聯(lián)動(dòng)按鈕，F(xiàn)8是壓光單動(dòng)按鈕。從傳動(dòng)點(diǎn)的轉(zhuǎn)距偏移值也可以設(shè)置，正常是0。圖5-24操作屏設(shè)置畫面Fig.5-24Settingscreen5.4.3OPC技術(shù)及運(yùn)行效果從本文第四章相關(guān)結(jié)論我們知道基于改進(jìn)ACO的PID控制器參數(shù)對(duì)于速度鏈控制系統(tǒng)有著較好的控制效果，但STEP7編程軟件卻難以實(shí)現(xiàn)智能控制算法的編寫。通常高級(jí)控制算法的編寫及仿真實(shí)驗(yàn)會(huì)在MATLAB里完成，但是MATLAB仿真軟件又無法直接與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊。OPC（ObjectLinkingandEmbedingforProcessControl）作為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，為不同軟件及硬件之間通訊建立提供解決辦法。因此，我們可以在MATLAB里進(jìn)行相應(yīng)的算法編程，并利用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)WinCC與MATLAB的數(shù)據(jù)通訊[59-61]。基于OPC技術(shù)的算法實(shí)現(xiàn)原理圖如圖5-25所示?，F(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到相關(guān)信號(hào)，并把這些信號(hào)轉(zhuǎn)化控制器可以識(shí)別的4~20mA電信號(hào)，通過工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)DP總線傳輸?shù)絇LC的AI模塊實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化，并存入PLC數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)WinCC可以從相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)讀取數(shù)據(jù)，通過OPC接口將讀取的數(shù)據(jù)送達(dá)到MATLAB，與設(shè)定值相比較，進(jìn)行高級(jí)算法運(yùn)算的到相應(yīng)的PID參數(shù)，最后將參數(shù)再次通過OPC接口送至PLC，通過數(shù)字量模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送到相應(yīng)的設(shè)備執(zhí)行器，再由執(zhí)行器進(jìn)行相關(guān)操作。圖5-25算法實(shí)現(xiàn)原理圖Fig.5-25Algorithmimplementationschematic本文將改進(jìn)的ACO用于傳動(dòng)控制系統(tǒng)的速度連控制之中，并將此成果在保定某造紙企業(yè)3600/600瓦楞紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備調(diào)試基本完成后，進(jìn)行瓦楞紙機(jī)生產(chǎn)設(shè)備試運(yùn)行同時(shí)對(duì)各傳動(dòng)點(diǎn)的速度進(jìn)行監(jiān)控，下圖是傳動(dòng)控制系統(tǒng)中一些主要傳動(dòng)點(diǎn)的上位機(jī)速度實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線。各傳動(dòng)點(diǎn)實(shí)時(shí)速度監(jiān)控曲線顯示，傳動(dòng)點(diǎn)速度能很好的追蹤設(shè)定值，且上下波動(dòng)誤差不超過總車速的0.1%，無電壓波動(dòng)及其他外部干擾造成傳動(dòng)點(diǎn)速度大幅度變化的情況發(fā)生，各傳動(dòng)點(diǎn)速度長(zhǎng)期穩(wěn)定，車速調(diào)整時(shí)各傳動(dòng)點(diǎn)快速響應(yīng)。設(shè)備投入使用兩個(gè)月以來少有斷紙情況出現(xiàn)、無停機(jī)事故發(fā)生，整個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀況良好。紙張?jiān)谏a(chǎn)過程中造紙機(jī)各部分速度受工藝影響有所不同，我們?cè)O(shè)計(jì)驅(qū)網(wǎng)輥處的車速為600m/min，當(dāng)紙幅被送到壓榨部時(shí)，由于紙張?jiān)趬赫ゲ繒?huì)受到壓榨脫水的作用而導(dǎo)致紙幅被拉長(zhǎng)，因此壓榨部的速度較網(wǎng)部有所提高。同理，當(dāng)紙幅被送入烘缸后，受熱力作用水分蒸發(fā)，紙幅變短，車速又會(huì)降低。下圖是造紙機(jī)各部分傳動(dòng)點(diǎn)的速度監(jiān)控曲線。圖5-26驅(qū)網(wǎng)輥速度實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線Fig.5-26Screendriverollerrealtimespeed圖5-27一壓下輥速度實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線Fig.5-27Real-timespeedofthefirstpresssection圖5-28二壓下輥速度實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線Fig.5-28Real-timespeedofthesecondpresssection圖5-29一組烘缸實(shí)時(shí)速度監(jiān)控曲線Fig.5-29Real-timespeedoftheseconddryingsection圖5-30卷曲部速度實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線Fig.5-30Coilerreal-timespeed5.5本章小結(jié)本章根據(jù)保定某造紙企業(yè)需求，以S7-300PLC作為控制器，STEP7為軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)完成了一套3600/600瓦楞紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，本文研究成果也在項(xiàng)目中得到應(yīng)用。瓦楞紙機(jī)運(yùn)行結(jié)果及速度監(jiān)控記錄顯示：各傳動(dòng)點(diǎn)速度穩(wěn)定，車速調(diào)整時(shí)傳動(dòng)點(diǎn)速度響應(yīng)迅速，無外部干擾導(dǎo)致的速度大幅波動(dòng)情況發(fā)生，造紙機(jī)運(yùn)行情況長(zhǎng)期良好。6總結(jié)與展望6.1全文工作總結(jié)本文以中高速長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，以提高造紙機(jī)車速及穩(wěn)定性，減少斷紙停機(jī)次數(shù)，節(jié)約企業(yè)成本為目的，對(duì)高速運(yùn)行時(shí)影響長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性因素進(jìn)行分析研究，結(jié)合長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)自身特點(diǎn)及傳動(dòng)控制系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)難點(diǎn)，提出一種基于改進(jìn)ACO的PID參數(shù)整定方法，并設(shè)計(jì)完成了一套瓦楞紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，相關(guān)研究成果也通過OPC技術(shù)應(yīng)用于傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，取得了良好的應(yīng)用效果。本論文主要研究工作總結(jié)如下：（1）長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。分析了長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)工藝流程和基本組成，指出了影響傳動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性因素，結(jié)合中高速長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的特點(diǎn)和傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，提出中高速長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。傳動(dòng)控制系統(tǒng)采用三級(jí)控制結(jié)構(gòu)，以S7-300PLC作為主要控制單元，同時(shí)在上位機(jī)中進(jìn)行STEP7編程，并通過工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的信息交互，對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行速度鏈控制、負(fù)荷分配控制及張力控制。（2）傳動(dòng)控制系統(tǒng)控制策略研究。在確定了中高速長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)總控制方案的基礎(chǔ)上，對(duì)速度鏈控制、負(fù)荷分配控制和張力控制展開深入研究，并最終確定了具體的控制策略。整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)采用基于PLC的主從聯(lián)級(jí)數(shù)字式速度鏈控制。網(wǎng)部、壓榨部、施膠部和壓光部通過ACS880系列變頻器對(duì)電機(jī)負(fù)荷進(jìn)行分配控制。最后在卷取部安裝張力傳感器，將測(cè)得張力送入PLC計(jì)算，PLC調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)卷取部的直接張力控制。（3）基于改進(jìn)ACO的PID參數(shù)優(yōu)化。鑒于傳統(tǒng)PID整定方法整定的參數(shù)無法滿足高速運(yùn)行時(shí)造紙機(jī)速度鏈控制系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)速度和控制精度的要求，提出一種基于改進(jìn)ACO的PID參數(shù)整定方法。首先是對(duì)傳統(tǒng)ACO尋優(yōu)過程存在的搜索速度慢、易陷入局部尋優(yōu)的問題進(jìn)行改進(jìn)。算法改進(jìn)仿真結(jié)果表明：改進(jìn)的ACO經(jīng)過52次迭代就可以得到最優(yōu)解，最優(yōu)路徑Lbest=15588.2935578277。相較于傳統(tǒng)ACO，改進(jìn)的ACO尋優(yōu)路徑更佳、速度更快。最后將改進(jìn)ACO應(yīng)用于傳動(dòng)控制系統(tǒng)的速度鏈控制中。并在MATLAB中搭建數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真對(duì)比。仿真結(jié)果表明：當(dāng)擾動(dòng)存在時(shí)，Z-N法整定的控制系統(tǒng)波動(dòng)時(shí)間為30s，超調(diào)量為20%，傳統(tǒng)ACO波動(dòng)時(shí)間為30s，超調(diào)量為16%，改進(jìn)ACO波動(dòng)時(shí)間為22s，超調(diào)量為13%。且當(dāng)被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型失配時(shí)，Z-N法調(diào)節(jié)時(shí)間為15s，超調(diào)量為50%，傳統(tǒng)ACO調(diào)節(jié)時(shí)間為13s，超調(diào)量32%，改進(jìn)ACO調(diào)節(jié)時(shí)間為8s，超調(diào)量12%。與Z-N法及傳統(tǒng)ACO算法相比，基于改進(jìn)ACO的PID控制系統(tǒng)響應(yīng)速度更快、超調(diào)量更小抗干擾能力更強(qiáng)。并且，經(jīng)過改進(jìn)ACO優(yōu)化的PID參數(shù)魯棒性更強(qiáng)。（4）3600/600瓦楞紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)保定某造紙企業(yè)需求，結(jié)合中高速長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以S7-300PLC、ACS880高性能變頻器為硬件基礎(chǔ)，STEP7、WinCC和TIAPortalV13為軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)一套3600/600高強(qiáng)瓦楞紙生產(chǎn)線傳動(dòng)控制系統(tǒng)，并完成了控制系統(tǒng)的硬件選型組裝、上位機(jī)程序設(shè)計(jì)、操作臺(tái)控制界面組態(tài)。本文相關(guān)研究成果也通過OPC技術(shù)應(yīng)用于傳動(dòng)控制系統(tǒng)中。項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果表明:紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)各傳動(dòng)點(diǎn)速度可以很好的追蹤設(shè)定值，系統(tǒng)抗干擾能力較強(qiáng)，無外界干擾造成速度大幅度波動(dòng)的情況發(fā)生，車速調(diào)整時(shí)各傳動(dòng)點(diǎn)響應(yīng)迅速，正常運(yùn)行狀態(tài)下各傳動(dòng)點(diǎn)速度上下波動(dòng)范圍＜1m/min，速度誤差＜0.1%，各傳動(dòng)點(diǎn)速度保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。設(shè)備投入使用兩個(gè)月以來，少有斷紙情況發(fā)生。6.2未來工作展望本文針對(duì)中高速長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)車速快、傳動(dòng)點(diǎn)多，系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)點(diǎn)響應(yīng)速度和精度要求高的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出了用一種基于改進(jìn)ACO的速度鏈控制策略，并結(jié)合負(fù)荷分配及張力控制，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一套中高速瓦楞紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)性能良好，能保證瓦楞紙機(jī)長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行，減少了斷紙停機(jī)的次數(shù)，節(jié)約了企業(yè)的維修成本。但是介于時(shí)間及其他因素影響，還有兩個(gè)問題值得接下來進(jìn)行相關(guān)研究。（1）蟻群算法作為一種智能仿生算法，目前廣泛應(yīng)用于旅行商問題和多目標(biāo)優(yōu)化問題，并取得了較好的效果。但是在運(yùn)行過程中，蟻群算法尋優(yōu)結(jié)果主要由狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率決定，除了本文所提到的信息素重要程度α和能見度重要程度β外，蟻群初始數(shù)量、迭代次數(shù)以及信息素更新方法的選取，都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。下一步可以對(duì)蟻群算法進(jìn)行更深入的研究，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)編寫相應(yīng)程序，取得更好地應(yīng)用效果。（2）本文對(duì)速度鏈控制進(jìn)行了較為細(xì)致的研究并將改進(jìn)的ACO應(yīng)用在其中。但由于時(shí)間問題，對(duì)其他控制策略未能進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。下一階段可以對(duì)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的負(fù)荷分配及張力控制問題做進(jìn)一步研究，并加入合適的智能算法，提升傳動(dòng)控制系統(tǒng)整體控制性能。致謝文章寫到這里，突然感覺自己的學(xué)習(xí)生涯可能要告一段落了。心里既有不舍，又有對(duì)于未來的憧憬。直到現(xiàn)在我才明白，以前那些校園里的時(shí)光，是我們?cè)僖不夭蝗サ拿篮眠^去。2015年大學(xué)畢業(yè)后，自己本沒想過會(huì)有這么一天。但事情的發(fā)展往往不如人所愿，工作的壓力以及生活的不順心讓自己有了讀研的想法，因?yàn)樽约好靼?，讀研是自己更接近自己想得到的東西的唯一途徑。當(dāng)然，自己也幸運(yùn)的。從17年入學(xué)至今，已有將近三年的時(shí)間，在這三年的時(shí)間里，每一天都過的很充實(shí)。一年級(jí)進(jìn)行相關(guān)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)、二年級(jí)的外出實(shí)習(xí)，豐富社會(huì)閱歷、三年級(jí)理論結(jié)合實(shí)際，進(jìn)一步提升自己。謝謝陜西科技大學(xué)給我這個(gè)機(jī)會(huì)，陜科大的三年學(xué)習(xí)生活，是我這輩子最寶貴的財(cái)富之一，是我永遠(yuǎn)都無法忘記的。在這里我要感謝我的導(dǎo)師湯偉教授，在這三年的時(shí)光里，湯老師給我的幫助無疑是最大的，無論是生活上還是學(xué)習(xí)上，湯老師都會(huì)給予細(xì)致入微的關(guān)心和照顧。同時(shí)，工作方面的湯老師對(duì)任何事情都是嚴(yán)格要求、超高標(biāo)準(zhǔn)，這也潛移默化的影響著我們每一個(gè)人，在日后的生活和工作方面向湯老師學(xué)習(xí)。湯老師是個(gè)工作狂，經(jīng)常會(huì)在辦公室工作到凌晨，第二天又很早就來到辦公室。借此機(jī)會(huì)我也相對(duì)湯老師說一句：老師您辛苦了！但是也請(qǐng)您保重身體，身體健康是一個(gè)人最寶貴的財(cái)富。我要感謝陜西西微測(cè)控有限公司，謝謝公司給我提供的寶貴的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我有機(jī)會(huì)開闊自己的眼界，為自己的課題順利進(jìn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。感謝我的企業(yè)導(dǎo)師陳利軍老師，李虎老師，尤其是李虎老師在現(xiàn)場(chǎng)的指導(dǎo)和教誨以及對(duì)該篇論文最后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)部分的指導(dǎo)，都對(duì)我產(chǎn)生了非常大的幫助，在這里衷心的說上一句：謝謝你們！感謝我們的團(tuán)隊(duì)404實(shí)驗(yàn)室。在這個(gè)大家庭，大家都像一家人一樣，互幫互組，和諧有愛。平時(shí)可以一起學(xué)習(xí)，閑暇時(shí)間可以一起打球、吃飯、聚餐，不僅僅是同門，還是最好的兄弟姐妹。特別感謝我的同級(jí)，高涵、王權(quán)、易兆祥和張?jiān)剑x謝你們這三年對(duì)我的包容給我的幫助，愿你們大家一帆風(fēng)順，前程似錦。感謝我的父母和家人，謝謝你們給我最無私的支持和理解，你們?cè)谖疑砗筇嫖铱赶铝怂械念檻]，讓我可以在學(xué)習(xí)過程中沒有任何后顧之憂心。謝謝你們，孩子即將畢業(yè)，將會(huì)用余生回報(bào)你們。最后，在這個(gè)特殊的日子里，我還要感一群人。2020年初，一場(chǎng)新型冠狀病毒突然爆發(fā)，是你們不顧個(gè)人安危，沖到一線，救治病患，保衛(wèi)家園。在這里，我想對(duì)所有奮戰(zhàn)在一線的醫(yī)務(wù)工作者和工作人員說一聲：你們辛苦了，是你們的無私奉獻(xiàn)，舍小為大，才換了我們的安全的生活環(huán)境。希望大家都可以體諒醫(yī)務(wù)人員，少出門，不給社會(huì)添麻煩，只有這樣才能換來抗擊疫情保衛(wèi)戰(zhàn)的最終勝利。武漢加油！中國(guó)加油！參考文獻(xiàn)周在峰.改革開放40年引領(lǐng)中國(guó)造紙產(chǎn)業(yè)勇立世界之巔[J].造紙信息,2019(02):14-15.王凡非.我國(guó)造紙行業(yè)現(xiàn)況分析及前景展望[J].中國(guó)市場(chǎng),2012,000(032):96-98.中國(guó)造紙工業(yè)2018年度報(bào)告[EB/OL]．http：///index.html.樊慧明,李嘉禾,郭鳴鳳.國(guó)家環(huán)保新政策與造紙行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)[J].造紙科學(xué)與技術(shù),2018,37(03):72-79.陳曉彬,李繼庚.工業(yè)4.0時(shí)代下智能造紙工業(yè)的構(gòu)建及其關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)造紙,2016,35(03):55-63.陳克復(fù).造紙工業(yè)迎來綠色發(fā)展重要轉(zhuǎn)型期[N].中國(guó)綠色時(shí)報(bào),2016-10-13(B04).張輝,趙小玲.國(guó)產(chǎn)制漿造紙裝備的最新進(jìn)展[J].中國(guó)造紙,2014,33(12):63-69.SungthongA.,AssawinchaichoteW.ParticleSwamOptimizationBasedOptimalPIDParametersforAirHeaterTemperatureControlSystem[J].ProcediaComputerScience,2016,86:108-111.SrivastavaS.,PanditV.S.API/PIDcontrollerfortimedelaysystemswithdesiredclosedlooptimeresponseandguaranteedgainandphasemargins[J].JournalofProcessControl,2016,37:70-77.ShahP.,AgasheS.ReviewoffractionalPIDcontroller[J].Mechatronics,2016,38:29-41.RahmanM.,OngZ.C.,ChongW.T.,etal.SmartSemi-activePID-ACOcontrolstrategyfortowervibrationreductioninWindTurbineswithMRdamper[J].EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration,2019(4),887-902.孟彥京,吳超,趙丹,段明亮,馬匯海.紙機(jī)傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與常見技術(shù)問題分析[J].中華紙業(yè),2015,36(02):8-17.ValenzuelaM.A.,LorenzR.D.Electronicline-shaftingcontrolforpapermachinedrives[J].IEEETransactionsonIndustryApplications,2001,37(1):0-164.王浩陳,王超,張懿.造紙機(jī)分部傳動(dòng)多電機(jī)變頻同步控制系統(tǒng)[J].變頻器世界,2015(05):58-60.孟彥京.造紙機(jī)變頻原理與設(shè)計(jì)[M].西安：陜西人民出版社,2002：1-2.孟彥京,吳超,趙丹,段明亮,馬匯海.紙機(jī)傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與常見技術(shù)問題分析[J].中華紙業(yè),2015,36(02):8-17.孟彥京,郝鵬飛,張攀峰等.紙機(jī)變頻傳動(dòng)的現(xiàn)狀與技術(shù)方案分析[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào),2000,18(3):56-59.孟憲坤.基于現(xiàn)場(chǎng)總線的紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].西安：陜西科技大學(xué)，2012.張輝,趙小玲.國(guó)產(chǎn)制漿造紙裝備最新進(jìn)展[J].中國(guó)造紙,2014,33(12):63-69.BAThorp主編,曹邦威譯.最新紙機(jī)抄造工藝[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2002：193-195.曹邦威.長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)的發(fā)展[J].紙和造紙,1999,000(004):5.張靈敏.淺談造紙機(jī)壓榨部的結(jié)構(gòu)及發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國(guó)造紙,2014,33(5):50-52.鐘益聯(lián).造紙機(jī)控制系統(tǒng)及QCS、DCS的選擇[J].中國(guó)造紙,2002(03):67-69.陳景文,田毅韜.基于變頻器的造紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].變頻器世界,2006(11):86-89.惠鴻忠,陳蓮,肖明運(yùn).基于PROFIBUS-DP的紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2009,031(009):84-87.王建華,詹國(guó)兵.造紙機(jī)多電機(jī)同步速度鏈控制系統(tǒng)研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2015(04):148-149.王紅艷,陳景文.高速文化紙機(jī)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].變頻器世界,2013(5):81-84.王素娥，郝鵬飛.紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)造紙，2007（01）：52-54.劉海軍,陳重陽.造紙機(jī)速度鏈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].包裝工程,2018,039(013):165-169.王紅艷,吳彥銳,陳景文.造紙機(jī)速度鏈的設(shè)計(jì)與工作原理[J].黑龍江造紙,2007(01):42-44.馬文明.基于A-B平臺(tái)的造紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].中國(guó)造紙,2017,36(04):55-59.G.J.Silva,A.Datta,S.P.Bhattacharyya.NewResultonSynthes