1422可逆冷带轧机速度张力协调控制及实验研究

论文摘要

本文以张家港“1422冷带轧机液压AGC及电气传动系统改造”实际项目为背景,针对其速度张力系统进行整体机理建模、分析及控制器的设计和部分试验研究。随着轧钢技术趋向连续化、高速化、自动化、高精度发展,需要更高性能的速度张力系统,然而,可逆冷带轧机速度张力系统是多变量的耦合系统,还受到系统不确定性和干扰的影响。因此,对其进行鲁棒控制和分散控制研究是当前轧钢控制领域研究的热点之一。本文首先根据张力产生模型、直流电动机模型、前滑及后滑模型以及系统的结构特点,建立了速度张力系统的非线性、多变量、耦合的机理数学模型。其次,在已建立的数学模型基础上,分别为1422可逆冷带轧机速度张力系统设计了间接张力控制算法和直接张力闭环控制器。然后,针对速度张力系统的不确定性和干扰抑制问题,基于H∞混合灵敏度设计方法,设计了速度张力鲁棒控制器,提高了系统的鲁棒性和干扰抑制；针对速度张力系统的耦合问题,从系统结构的角度,应用系统包含原理,并结合分散控制技术和最优控制器设计方法,设计了积分二次型(LQ)最优分散控制器,弱化了系统的耦合,消除了系统静差。最后,结合“1422冷带轧机液压AGC及电气传动系统改造”实际项目,对速度张力控制系统进行了部分试验研究。在系统现有硬什组成和通信网络的基础上,对轧机速度控制和卷取机的间接张力控制系统进行了总体调试和参数优化试验,试验结果表明,改造后的速度张力控制系统能满足现场生产的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 可逆冷带轧机速度张力控制的应用和发展趋势
• 1.2 冷轧机速度张力控制的国内外研究现状
• 1.3 分散重叠控制的国内外研究现状
• 1.4 课题来源及研究目的和意义
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 可逆冷带轧机速度张力系统数学模型
• 2.1 张力产生模型
• 2.2 直流电动机模型
• 2.3 卷取机的卷径和动态转动惯量
• 2.4 前滑及后滑模型
• 2.5 可逆冷带轧机速度张力系统数学模型
• 2.6 本章小结
• 第3章 1422可逆冷带轧机张力控制
• 3.1 间接张力控制
• 3.1.1 间接张力控制原理
• 3.1.2 动态转矩补偿
• 3.1.3 弯曲力矩补偿
• 3.1.4 摩擦力矩补偿
• 3.1.5 卷径计算
• 3.2 直接张力控制
• 3.2.1 可逆冷带轧机直接张力控制结构
• 3.2.2 电流闭环控制器设计
• 3.2.3 速度闭环控制器设计
• 3.2.4 张力闭环控制器设计
• 3.3 仿真研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 速度张力系统鲁棒控制及分散控制
• 4.1 速度张力系统鲁棒控制
• ∞混合灵敏度鲁棒控制原理'>4.1.1 H_∞混合灵敏度鲁棒控制原理
• 4.1.2 速度张力系统鲁棒控制器设计
• 4.1.3 仿真研究
• 4.2 速度张力分散控制
• 4.2.1 包含原理
• 4.2.2 速度张力系统分散重叠控制
• 4.2.3 仿真研究
• 4.3 本章小结
• 第5章 1422可逆冷带轧机速度张力控制部分实验研究
• 5.1 1422可逆冷带轧机系统结构
• 5.1.1 硬件组成
• 5.1.2 网络结构
• 5.2 1422可逆冷带轧机速度控制
• 5.3 1422可逆冷带轧机张力控制
• 5.3.1 张力转矩给定
• 5.3.2 动态转矩补偿
• 5.3.3 摩擦力矩和弯曲力矩补偿
• 5.3.4 卷径计算及测量
• 5.3.5 断带检测及处理
• 5.4 实验结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介