可逆冷带轧机速度张力及压下系统反步滑模控制研究

发布时间：2020-08-28 07:29

.可逆冷带轧机具有结构简单、投资少、运行成本低等特点,适用于不同带钢产品规格的小批量生产。在实际轧制生产过程中,可逆冷带轧机的主轧机、左右卷取机和电液伺服系统通过带钢挠性连接,所构成的冷带轧机速度张力及压下系统具有多变量、非线性、强耦合、不确定和慢时变等特征,并且连同主传动最大加减速、轧制过程重载荷强干扰等约束条件给轧机系统的分析与控制提出了新的挑战。本文聚焦于研究可逆冷带轧机速度张力及压下系统的反步滑模控制问题,主要研究工作如下:首先,结合冷轧带钢的轧制生产工艺,基于胡克定律、冷轧带钢的相关轧制理论、电机动力学方程、刚体转动定律、液压缸力平衡方程等基础理论知识,推导出可逆冷带轧机速度张力及压下系统的机理模型。其次,针对具有输入饱和的主轧机非对称缸电液伺服系统的位置跟踪控制问题,提出一种基于模糊干扰观测器的自适应动态面反步控制方法。该方法通过构造模糊干扰观测器对系统中由参数摄动、负载扰动和超出控制输入限幅部分构成的复合干扰进行了观测估计,并将输出的观测值引入到设计的动态面反步控制器中进行补偿,有效地增强了系统的抗干扰性能,简化了系统控制器的设计过程。再次,针对可逆冷带轧机速度张力系统的协调跟踪控制问题,提出一种基于跟踪微分器(TD)的反步滑模控制策略。基于反步法分别完成可逆冷带轧机速度张力各子系统滑模控制器的设计,有效地提高了系统的协调跟踪控制性能和鲁棒稳定性;采用TD对虚拟控制律及其导数进行估计,避免了常规反步中存在的“微分爆炸”问题,优化了所设计控制器的结构。最后,针对可逆冷带轧机速度张力及压下系统的自适应鲁棒控制问题,提出一种基于干扰观测器的分数阶反步滑模控制方法。该方法通过构造有限时间收敛观测器对不确定项进行观测,并将反步控制与分数阶滑模相结合完成可逆冷带轧机速度张力及压下各子系统控制器的设计;采用粒子群算法对所设计控制器的主要参数进行寻优整定,充分发挥了所提方法的控制潜能,提高了控制系统的自适应性能。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG333;TP273
【图文】：

燕山大学工学硕士学位论文高系统的动、静态性能，增强系统的鲁棒稳定性能，充分发挥所提算法的控制潜能具有一定的理论意义；对于促进多变量耦合系统控制理论的发展与完善，为类似多变量系统的相关控制问题提供新的研究思路和解决方案具有一定的学术意义。1.2 冷带轧机速度张力及压下控制的研究现状冷带轧机是生产带钢产品的专属设备，根据工作方式的不同，主要可以分为可逆冷带轧机和冷连轧机，如图 1-1 和图 1-2 所示。

燕山大学工学硕士学位论文高系统的动、静态性能，增强系统的鲁棒稳定性能，充分发挥所提算法的控制潜能具有一定的理论意义；对于促进多变量耦合系统控制理论的发展与完善，为类似多变量系统的相关控制问题提供新的研究思路和解决方案具有一定的学术意义。1.2 冷带轧机速度张力及压下控制的研究现状冷带轧机是生产带钢产品的专属设备，根据工作方式的不同，主要可以分为可逆冷带轧机和冷连轧机，如图 1-1 和图 1-2 所示。

实际中的轧机系统提供新的理论指导。对此，本文程和运动方程与冷带轧机的轧制生产工艺紧密结合非对称缸液压传动等关键建模环节，同时融合系统等不确定因素，以及钢卷半径和转动惯量等慢时变的轧机速度张力及压下系统数学模型。主轧机电液伺服位置系统的数学模型轧机液压伺服位置系统的总体结构和各个主要器件根据相应的力平衡方程和流量平衡方程，推导出电伺服位置系统动态描述伺服位置控制系统是一个涉及到机电液一体化的复压伺服阀、液压缸等主要器件组成，其原理如图 2

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本文编号：2807294