液压活套系统建模与鲁棒解耦控制

发布时间：2017-08-16 10:20

  本文关键词：液压活套系统建模与鲁棒解耦控制

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【摘要】：现代带钢热连轧中的精轧机组要保证恒定活套量以及恒定的小张力轧制。在轧制的过程中,由于存在主传动系统的动态咬钢速降和外部的干扰,难以维持精轧机组中的各机架之间的速度配比关系,需要设置活套机构来检测机架间轧件因动态偏差形成的活套量,对活套量进行吸收,保持恒定的小张力轧制。本文以鞍钢1700mm热连轧精轧机组为背景,液压活套高度与张力系统作为重点研究对象,研究的内容和成果如下:首先,针对液压活套系统的非线性、多约束、强耦合等特点,在工作点附近分别建立了液压活套耦合系统的数学模型,并推导液压活套系统的状态空间方程,获得了液压活套系统的传递函数,将其离散化,并进行解耦控制仿真研究。其次,针对液压活套耦合系统的数学模型,进行传统PID解耦控制的探讨和仿真研究。仿真出来的图像结果证实了其解耦控制效果较好,但抗干扰能力比较差,控制的响应时间长。因此,本文提出了鲁棒解耦控制算法,并将该算法应用到液压活套高度和张力耦合系统中。先通过小增益原理设计出鲁棒控制器的模型,通过加权项对控制器参数的不断校正和优化,得到最优的鲁棒控制器的模型,从而达到解耦控制的效果。解耦控制的结果表明,该算法在系统的响应速度和抗干扰能力上都明显优于传统PID解耦控制的效果。最后,针对耦合控制系统存在的参数摄动,该算法使得加权函数项的系数在一定的范围内波动,并作用在液压活套耦合系统上。解耦的控制效果表明,当耦合系统有参数摄动时,其解耦响应速度和抗干扰能力跟鲁棒解耦控制时几乎一样,解耦控制的效果显著。
【关键词】：热连轧 液压活套系统 建模 鲁棒解耦控制
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-18
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 活套系统的发展10-15
• 1.2.1 活套支持器在热连轧中的应用10-11
• 1.2.2 活套装置的类型11
• 1.2.3 活套高度和张力控制系统11-15
• 1.3 多变量解耦控制的发展15-16
• 1.4 本文研究主要内容16-18
• 2.多变量控制系统18-24
• 2.1 耦合系统的相对增益18-19
• 2.2 传统的耦合系统19-22
• 2.3 自适应解耦控制22-23
• 2.4 智能解耦控制方法23
• 2.5 本章小结23-24
• 3.液压活套系统数学模型24-41
• 3.1 活套生产工艺24-28
• 3.1.1 活套起套阶段26-27
• 3.1.2 恒定小张力轧制阶段27
• 3.1.3 活套落套阶段27-28
• 3.2 液压活套张力系统建模28-33
• 3.2.1 轧制张力的控制和作用28-29
• 3.2.2 液压活套张力系统建模29-33
• 3.3 液压活套高度系统建模33-36
• 3.4 液压活套系统综合建模36-39
• 3.5 本章小结39-41
• 4.液压活套的PID控制41-45
• 4.1 常规PID控制理论41-42
• 4.2 PID控制器参数整定概述42-43
• 4.3 液压活套系统的PID解耦研究43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5. 液压活套系统的鲁棒解耦控制45-64
• 5.1 鲁棒控制45-56
• 5.1.1 鲁棒控制理论的发展状况45-47
• 5.1.2 鲁棒控制经典理论47-56
• 5.2 液压活套系统鲁棒解耦控制器设计56-63
• 5.2.1 鲁棒解耦控制56
• 5.2.2 液压活套系统鲁棒解耦控制器实现56-59
• 5.2.3 液压活套系统鲁棒控制加权函数的选择59-62
• 5.2.4 参数摄动对液压活套系统鲁棒性的影响62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 6.仿真结果与分析64-76
• 6.1 仿真研究64
• 6.2 液压活套高度和张力系统常规PID解耦控制仿真效果64-67
• 6.3 液压活套高度与张力系统鲁棒解耦控制仿真结果67-74
• 6.4 仿真结论74-76
• 7.总结与展望76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况80-81
• 致谢81-82
• 作者简介82

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本文编号：682738