电液伺服跑偏控制系统的控制策略研究

摘要

带钢经过连续轧制或酸洗等一系列加工处理后需卷成一定尺寸的钢卷。由于辊系的偏差及带材厚度不均和板材不齐等种种原因,使带材在作业线上产生随机偏离现象。它使卷取机卷成的钢卷边缘不齐,直接影响包装,运输及降低成品率。所以有必要做防跑偏的控制系统,以提高工作效率。针对以上问题,论文以带钢卷取机为研究对象,选择电液型带钢跑偏控制方案,以带钢卷取过程中的横向跑偏量为控制量,运用经典控制理论和现代控制理论,结合MATLAB软件,对卷取机电液伺服跑偏控制系统的控制策略进行研究。论文建立了卷取机跑偏控制系统的数学模型,首先设计了PID控制器,作为设计更高性能控制器的基础。介绍了模糊控制的基本理论后,又设计了常规模糊控制器,这种控制器简单且实现方便,但仿真结果表明这种控制器动态性能不好,并且存在静态误差。因此结合这两种控制器的优点,设计了模糊PID控制器。利用MATLAB模糊逻辑工具箱建立的模糊逻辑推理系统进行了仿真。最后论文又尝试了状态反馈控制,一种状态空间描述法中的控制方法,对跑偏控制系统的闭环极点进行配置,也同样提高了系统的控制特性。以上几种控制方法可以通过simulink模型得出阶跃响应的仿真曲线。结果表明,模糊PID相对于传统的PID控制优点更多,能够获得更快的响应速度和更小的超调量;状态反馈控制能够使系统有期望的闭环极点,可以更直接的改善系统的控制性能。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 控制理论的发展与现状

1.2 本文选题背景与意义

1.3 本文主要研究内容

2 电液伺服跑偏控制系统数学模型的建立

2.1 跑偏控制系统的组成及工作原理

2.2 控制系统的基本要求

2.3 电液伺服跑偏控制系统液压元件的数学模型

2.4 系统参数的确定

2.4.1 液压缸活塞面积和伺服阀空载流量的确定

2.4.2 电液伺服阀参数的确定

2.5 液压动力元件的计算与动态分析

2.5.1 阀控液压缸的传递函数

2.5.2 阀控液压缸的方块图

2.5.3 根据系统精度要求确定开环增益

2.5.4 阀控液压缸的频域分析

2.6 本章小结

3 电液伺服跑偏控制系统PID 控制

3.1 PID 控制方法简述

3.2 PID 控制原理

3.3 PID 调节作用分析

3.4 PID 控制器的参数整定

3.5 电液伺服跑偏控制系统PID 控制器的设计

3.6 本章小结

4 电液伺服跑偏控制系统模糊控制

4.1 模糊控制理论基础

4.1.1 模糊控制系统的组成

4.1.2 模糊控制的基本原理

4.1.3 模糊控制器设计的基本方法

4.2 电液伺服跑偏控制系统的常规模糊控制

4.2.1 常规模糊控制器的设计

4.2.2 常规模糊控制的仿真分析

4.3 电液伺服跑偏控制系统的模糊PID 控制

4.3.1 模糊PID 控制器的设计

4.3.2 模糊PID 控制的仿真分析

4.4 本章小结

5 电液伺服跑偏控制系统的状态反馈控制

5.1 系统的状态空间描述

5.2 系统的能控性

5.3 系统的状态反馈和极点配置

5.4 极点配置算法

5.5 电液跑偏控制系统的状态反馈控制

5.6 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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