基于滑模变结构的带钢纠偏控制方法研究

摘要

在冷轧带钢生产线上，带钢的纠偏控制是极其重要的一环。良好的带钢纠偏控制是带钢连续生产的保证，因此研究带钢纠偏的控制方法具有实际意义。
　　本文以某不锈钢厂冷轧生产线为背景，从力学角度对带钢跑偏现象进行了分析，借此总结了带钢跑偏现象的原因，介绍了带钢纠偏的原理，以及带钢冷轧工业现场常用的比例效应纠偏辊、积分效应纠偏辊和比例积分效应纠偏辊的作用。指出以伺服阀控制液压缸驱动纠偏辊动作是带钢纠偏中应用广泛、效果明显的纠偏手段，并总结了影响纠偏控制系统纠偏能力的四个关键因素。
　　通过对带钢纠偏控制系统执行机构的分析，得出电液伺服阀的流量连续方程和液压缸流量连续性方程及液压缸的输出力与负载力的平衡方程，经过整理确定了最终的带钢纠偏控制系统的数学模型。由于被控对象伺服阀和液压缸带有参数摄动、负载干扰和死区非线性等不利因素，因此尝试采用具有强鲁棒性的滑模变结构控制方法。
　　最后，通过仿真分析了基于滑模变结构的带钢纠偏控制系统的性能，并与常规PID控制器的仿真结果进行了性能比较，表明本文设计的滑模变结构控制系统不仅具有较好的跟踪设定值和抗扰动性能，而且能够更好地适应被控对象参数的变化，实现了对带钢位置的有效控制。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外纠偏技术的发展现状

1．3 滑模变结构理论的发展及应用

1．3．1 滑模变结构控制理论的研究现状

1．3．2 滑模变结构控制理论的应用现状

1．4 本文的主要工作

第2章 带钢纠偏控制系统分析

2．1 带钢跑偏的力学分析

2．1．1 带钢跑偏的受力分析

2．1．2 带钢跑偏的张力分析

2．2 带钢跑偏的原因

2．3 带钢纠偏原理

2．3．1 定心辊的纠偏原理

2．3．2 纠偏辊的定心作用

2．3．3 纠偏装置介绍

2．3．4 影响纠偏能力的关键因素

2．4 带钢纠偏控制系统的基本组成

2．4．1 传感器

2．4．2 控制器

2．4．3 执行机构

2．5 带钢纠偏控制系统的难点和问题

2．6 本章小结

第3章 带钢纠偏控制系统建模

3．1 电液伺服阀

3．2 液压缸

3．2．1 伺服阀的流量方程

3．2．2 液压缸流量连续性方程

3．2．3 液压缸和负载的力平衡方程

3．3 带钢纠偏控制系统各参数的确定

3．3．1 传感器环节

3．3．2 纠偏装置环节

3．3．3 伺服系统环节

3．4 本章小结

第4章 带钢纠偏控制系统的滑模变结构控制

4．1 滑模变结构的基本原理

4．1．1 滑动模态的存在性和可达性

4．1．2 等效控制及滑动模态方程

4．1．3 滑模控制器设计基本方法

4．2 带钢纠偏控制系统滑模控制器的设计

4．2．1 内环控制器的工程设计方法

4．2．2 外环滑模控制器设计

4．2．3 滑模面参数的确定

4．3 本章小结

第5章 带钢纠偏控制系统的仿真研究

5．1 仿真模型的搭建及参数确立

5．2 带钢纠偏控制系统的仿真研究

5．2．1 跟踪设定值性能仿真分析

5．2．2 抗扰动性能仿真分析

5．2．3 适应对象参数变化仿真分析

5．2．4 滑模变结构控制存在的问题

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢