1500型精轧机液压APC系统的建模及控制研究

摘要

本文以1500型精轧机液压自动位置控制系统(APC)为研究对象，综合考虑了轧机辊系变形、压下液压缸初始行程、辊系偏心、轧件的塑性变形和来料厚度对板厚精度的影响，并考虑了液压控制系统各组成部件的动态特性，依据滑阀的流量方程，液压缸流量连续性方程，液压缸和负载的力平衡方程，建立了该轧机液压APC系统的机电液一体化模型。 考虑到液压系统本身存在某些难以确定的参量，本文首先从理论上分析了液压APC系统辨识的计算机实现问题，然后根据1500型精轧机液压APC系统的现场数据，采用控制领域中的最小二乘系统辨识方法对该轧机液压APC系统进行了辨识研究，确定了系统模型的特征参数。 基于该轧机的液压APC系统模型，本文首先采用PID控制器进行控制，取得了较为满意的控制效果。又针对液压APC系统要求响应速度快、控制精度高、抗干扰能力强等特点，本文设计了基于BP神经网络整定的PID控制器，它能够随时根据系统参数的变化调整PID参数。仿真结果表明，这种控制方法具有快速的响应能力，良好的消差能力和鲁棒性，为BP神经网络控制理论在热轧精轧机APC系统中的应用提供了初步的理论依据。

目录

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第1章绪论

1.1带钢热轧综述

1.1.1带钢厚度自动控制(AGC)技术发展

1.1.2热带生产工艺的新动向

1.1.3带钢轧机的液压压下装置

1.2系统辨识的必要性及其发展过程

1.3神经网络控制及其在轧机中的应用

1.4本课题研究的主要内容

第2章轧制工艺基础

2.1影响轧件厚度的因素

2.2弹跳方程

2.3轧机等效纵向刚度

2.4板厚控制基本方式

第3章液压APC系统机理建模

3.1 1500型精轧机APC系统结构

3.2液压APC系统的数学模型

3.2.1三通阀控制单作用缸系统模型

3.2.2轧机负载系统模型

3.2.3其它环节模型

3.2.4液压APC系统模型

第4章系统辨识理论的研究与实现

4.1最小二乘法辨识原理

4.1.1最小二乘法的基本概念

4.1.2一次完成最小二乘法

4.1.3最小二乘参数估计的递推算法

4.2系统辨识的计算机实现

4.2.1模型类的选择

4.2.2输入信号的选择

4.2.3数据的采集与处理

4.2.4准则函数

4.2.5模型检验

4.3 1500型精轧机液压APC系统辨识

4.3.1原始数据的处理

4.3.2系统模型结构的确定

4.3.3基于RLS辨识算法的系统模型辨识

4.3.4模型检验

4.3.5辨识结果处理

第5章液压APC系统控制算法及仿真研究

5.1液压APC系统的控制算法分析

5.2 PID控制器的设计及仿真分析

5.2.1 PID控制器的设计

5.2.2液压APC系统的仿真分析

5.3神经网络PID控制器的设计与实现

5.3.1基于BP神经网络的PID整定原理

5.3.2神经网络结构和参数的确定

5.3.3神经网络控制器的控制性能分析

第6章结论

参考文献

致谢