板带轧机主传动系统机电振动非线性控制研究

发布时间：2020-04-27 09:28

【摘要】：带钢轧制是钢铁工业生产中的重要环节。由于生产环境和工况复杂,往往会产生多种扰动影响带钢质量。其中,轧机主传动系统的非线性机电振动是亟待解决的问题。针对轧机主传动单质量模型含延时非线性因素,设计了基于ESO的动态滑模控制器。通过ESO估计系统的状态和综合扰动项,并将综合扰动项的估计值直接补偿到动态滑模控制器中,避免了在系统综合扰动项的上下界时的估计误差对控制效果的影响。同时,二阶段收敛的特点有效的缓解了滑模控制器的抖振问题。仿真结果表明,动态滑模控制器能够将系统的响应速度有效提高到0.4s左右,动态速降降低到5%以内,同时对于参数摄动具有很强的鲁棒性。针对轧机主传动二质量模型含变频谐波和负载谐波的问题。为了同时消除两种谐波对机电振动的影响,在原有控制结构的基础上,将自适应陷波滤波器级联构造了多频率滤波器。通过MATLAB仿真验证了该滤波器能够将变频谐波和负载谐波的干扰强度均降低一倍以上,同时系统扭转振动的幅度也从1.5rad/s降低到0.2rad/s。与单频率陷波滤波器相比,该滤波器能够有效的滤除多个频率的谐波的影响。针对轧机主传动二质量模型含非线性间隙和黏滑摩擦的问题,设计了基于ESO的动态面控制器(DSC)。利用ESO估计系统的状态和综合扰动项,并将综合扰动项的观测结果作为补偿输入到动态面控制器中。通过设计DSC的每一步虚拟控制量得到最终的控制律,并利用TD微分器避免了“复杂性爆炸”问题。仿真结果表明,DSC控制器能够有效的解决间隙因素对机电振动的影响,与自抗扰控制方法相比,系统的响应时间减小到0.7s左右,同时降低了3.5%的超调量,为轧机间隙系统的扭振抑制提供了新的思路。
【图文】：

轧机结构,轧机主传动系统

第 1 章绪论在的安全隐患，因此需要对扭振抑制问题进行深入研究探讨，保证生产效率和质量，同时保障生产安全。1.2 轧机扭振如图 1 所示，完整的轧机主传动系统包括电机，传动轴，减速机构和机架轧辊等部分，这些设备及部件，某些可以等效成只有质量的惯性元件，某些可以等效成为只有弹性的弹性元件。通常，轧机主传动系统被简化为了弹簧质量系统（MasSpring System）。

电机启动,扭振,轧机主传动系统

图 2 电机启动时的 TAFFig.2 TAF when motor start up机稳定运行时，负载变化较大，尤其是咬钢和抛钢时的强烈冲击，传发生扭振：负载的周期性变化会引起强烈的扭振[7]。咬钢和抛钢时的负载冲击极大的改变扭矩放大系数，，进而引发扭振轧制过程中，机械系统和电气系统的“共振”也会引起扭振[9]。过研究知道，扭振是一种随机的、非线性的振动，不仅与传动系统的艺有关，还与整个传动系统中的多种多样的非线性因素息息相关[10]题的研究现状最初研究轧机主传动系统的扭振问题时，会对系统进行一定的简化处性模型，对轧机主传动系统的线性模型进行分析和讨论，进而设计出
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG333

【参考文献】