FPGA实现的活套高度与张力系统解耦控制器设计

"基于FPGA的活套高度和张力系统解耦控制器设计 (2006年) 李伯群傅剑李卫东孙一康 北京科技大学信息工程学院" 在热连轧生产过程中，活套系统是关键环节，它涉及到板带的稳定性和产品质量。活套的主要任务是保持连续的带材流动，通过调节高度和张力来应对生产过程中的速度变化和设备间的不匹配。在本文中，作者针对板带热连轧机的活套系统，特别是在工作点附近，利用实际的热轧现场数据建立了一个动态数学模型，该模型反映了高度和张力之间的相互作用。 传统的控制系统往往难以有效解决这种高度和张力的耦合问题。为了解决这个问题，文章提出了基于反向传播（BP）神经网络整定的PID控制策略。BP神经网络以其强大的非线性映射能力和自适应学习特性，可以用来优化PID参数，以减小系统耦合的影响。这种方法能够根据工况的变化实时调整控制器参数，从而提高系统的性能。 在硬件实现层面，作者将这种控制算法映射到FPGA（Field-Programmable Gate Array）上。FPGA因其可编程性和高速并行处理能力，成为实现复杂控制算法的理想平台。文章详细介绍了如何将控制算法转化为脉动阵列结构，以及如何处理数据表示、精度和运算部件设计等问题。通过这种方式，可以在硬件层面实现快速高效的控制计算，进一步提升系统的响应速度和稳定性。 为了验证算法的可行性和控制策略的有效性，作者进行了仿真研究。仿真结果表明，所提出的控制策略能有效地解耦活套高度和张力系统，提高了系统的控制精度和稳定性，且适用于实际的热连轧生产环境。 此外，本文还探讨了数据精度的问题，这对于FPGA实现的控制算法至关重要。适当的数据表示和精度设计可以确保控制算法在硬件上的精确执行，同时避免因精度不足导致的控制误差。 这项工作为热连轧机活套系统的控制提供了新的思路和解决方案，不仅理论上有意义，而且具有实际应用价值。通过将高级控制策略与FPGA技术结合，可以实现更高效、更稳定的活套控制，对于提高热连轧生产线的自动化水平和生产效率具有重要意义。