四辊冷带轧机非线性参激振动的研究

建立了四辊冷带轧机2自由度非线性参激振动模型,用多尺度法求解了振动系统在主参数共振情况下的一阶近似解,给出了振子的频率响应方程,用数值方法研究了定常解的稳定性,并应用最大Lyapunov指数和Poincare映射方法分析了轧件变形抗力对轧机参激共振的影响。

冷带轧机板形闭环反馈控制策略及模型研究

针对现代化高技术冷带轧机拥有四种以上的执行机构(包括压下倾斜和精细分段冷却)参与板形闭环反馈控制而构成的复杂板形自动控制系统,推导建立板形自动控制数学模型的通用数学表达式,并进行板形闭环反馈控制策略的机理研究,揭示现有各类板形闭环反馈控制策略的板形控制原理、简化建模思路、优化求解方法及其优缺点,并且研究提出了一种相对完备的板形闭环反馈控制新策略方法——浪形模态法。经离线仿真调试后,浪形模态法已被成功应用于宝钢1550冷连轧机组的板形控制系统。生产试用表明,浪形模态法可快速精确地将板形缺陷(尤其是四次板形缺陷)控制到目标期望,控制效果良好。

四辊冷带轧机三倍频颤振机理的研究

研究了四辊冷带轧机三倍频颤振的产生机理,发展了轧件振动模型,分析了由于轧件失稳所导致的轧机颤振现象,提出了轧机三倍频再生颤振模型,并对其进行了理论研究,仿真结果和现场测试进一步论证了三倍频再生颤振理论模型的正确性及其工业价值。

可逆冷带轧机速度张力系统的动态滑模解耦控制

为削弱可逆冷带轧机速度张力系统中各变量间的非线性耦合影响,本文提出了一种基于幂指数趋近律的微分几何动态滑模解耦控制方法.首先,应用微分几何理论,通过非线性状态反馈和坐标变换,实现了可逆冷带轧机速度张力非线性耦合系统的输入/输出动态解耦和线性化.其次,针对解耦后得到的各独立线性子系统,综合考虑可逆冷带轧机速度张力系统的负载扰动、参数摄动和未建模动态等不确定部分的影响,基于幂指数趋近律设计了动态滑模控制器.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证闭环系统渐近稳定,并能有效削弱系统抖振.最后,对某1422mm可逆冷带轧机速度张力非线性耦合系统进行仿真,并同其他解耦控制方法相比较,结果验证了所提出方法的有效性.

基于Hamilton理论的可逆冷带轧机速度张力系统无张力计控制

基于反馈耗散Hamilton理论研究了可逆冷带轧机速度张力系统的无张力计控制问题.首先,对系统速度张力外环(主轧机速度环和左、右卷取机张力控制环)进行预反馈控制,并采用反馈耗散Hamilton理论完成了速度张力外环控制器的设计.其次,为了实现系统的无张力计控制及对摄动参数的自适应估计,基于"扩张系统+反馈"方法完成了系统速度张力外环自适应状态观测器的设计.再次,为了实现可逆冷带轧机主轧机速度和左、右卷取机张力间的协调控制及对外扰不确定项的干扰抑制,基于backstepping方法完成了系统电流内环鲁棒控制器的设计.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证闭环系统的鲁棒稳定性.最后,基于某1 422 mm可逆冷带轧机速度张力系统的实际数据进行仿真,并同串级PI控制方法相比较,结果验证了本文所提方法的有效性.

冷带轧机颤振现象的分析与仿真

对冷带轧机常会发生的120～250Hz颤振现象进行分析,建立了新的颤振动力学模型并进行了过程仿真,说明这种颤振是轧制过程本身潜在的不稳定性随轧速升高达到临界值时发生的自激振动。临界轧速随轧制工艺参数和轧制特征而变化。指出了国外对轧机颤振理论研究中存在的某些失误。根据仿真揭示的规律提出轧机设计及操作中可采取的防振措施。

极点配置自校正控制及其在冷带轧机厚控系统中的应用

针对冷带轧机厚控系统被控对象参数在轧制过程中 ,尤其在不同道次轧制时的时变特性 ,本文在常规极点配置自校正控制器设计的基础上 ,利用内模原理 ,在原自校正控制器中加入积分因子 ,设计了厚控系统自校正控制器 ,从而有效地消除了系统的静差 .实验结果表明 ,所设计的自校正控制器确保了系统的控制精度 ,明显地提高了产品质量 .

冷带轧机电液伺服系统广义预测控制应用研究

在冷带轧机电液伺服系统中应用广义预测控制理论直接算法,采用随机梯度估计法在线估计控制器参数模型,避免了在线求解Diophantine方程,减少了在线计算时间。该控制算法基于离散受控自回归积分滑动平均模型,吸取了自适应控制的优点,使控制系统具有较好的鲁棒性和智能性。仿真研究结果表明,该方法比目前带钢生产中广为采用的PID控制策略优越,使得系统的动态品质有了较大的改善,响应时间和控制精度都有所提高。

可逆冷带轧机速度张力系统的模糊自适应动态面反步控制

研究了基于动态面反步控制和模糊自适应逼近的可逆冷带轧机速度张力系统直接反馈线性化(direct feedback linearization,DFL)动态解耦控制问题.首先,通过构造非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)削弱了模型中非匹配不确定项对系统性能的影响,进而应用DFL理论实现了速度张力非线性耦合系统的动态解耦和线性化;其次,将反步控制与动态面控制相结合完成了解耦后速度张力各线性子系统控制器的设计,且有效避免了反步控制中的"微分爆炸"现象;再次,采用模糊自适应方法对所设计控制器中的匹配不确定项进行了逼近估计,有效地提高了速度张力系统的跟踪控制精度;稳定性分析结果表明,可逆冷带轧机速度张力系统是一致最终有界的.最后,基于工业现场的实际数据进行仿真对比研究,仿真结果验证了本文所提方法的有效性.

可逆冷带轧机速度张力多变量耦合系统的建模及分散控制

针对具有多变量、非线性、强耦合和不确定性的可逆冷带轧机速度张力系统,提出了一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的全局积分滑模自适应反步分散控制方法.首先,采用机理建模方法,建立了相对完备的可逆冷带轧机速度张力多变量耦合系统的数学模型.其次,将各子系统的耦合项和不确定项看成外扰,通过构造的ESO对其进行动态观测,并分别引入所设计的全局积分滑模自适应反步控制器中进行补偿,速度张力系统实现了有效的动态解耦和协调控制.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证滑模面的渐近稳定和闭环系统的渐近跟踪性能.最后,基于某1422mm可逆冷带轧机速度张力系统的实际数据进行仿真,结果验证了所提方法的有效性.

高速冷带轧机垂直自激振动稳定性分析的数值计算方法

本文在充分考虑轧机垂直振动过程中辊缝非线性的基础上，利用轧制理论方程和机械振动理论中的能量判据，给出了更精确的分析高速冷轧机垂直自激振动稳定性的数值计算方法。

四辊冷带轧机摩擦型颤振机理的研究

分析了轧辊与轧件接触面的复杂摩擦特性 ,提出了一种新的轧件振动模型 ,研究了粘滑共存摩擦转变为全滑动摩擦时 ,由于轧件失稳所导致的轧机颤振现象 ,并采用相平面法分析了振动系统的极限环稳定性 ;同时 ,应用定量的分析方法对轧件振动模型进行了一定的理论探讨 ;在理论研究的基础上 ,提出了抑制颤振的方法 。

冷带轧机液压AGC系统T-S模糊模型辩识研究

该文以冷带轧机液压AGC系统为对象,进行了T-S模糊模型辩识研究。首先,采用开环控制策略进行了辨识数据的测取,采用AIC定阶法确定了液压AGC系统的阶次。在此基础之上,采用基于满意聚类的T-S模糊模型辨识方法,通过GK算法进行模糊聚类,进行了液压AGC系统T-S模糊模型的辨识,得到了系统的T-S模糊模型。该模糊模型分为前提部分和结论部分,各条规则间构成线性组合,对液压AGC系统的非线性有着较为良好的线性描述。通过模型的白色残差校验进行了模型校验,所辨识出的冷带轧机液压AGC系统T-S模糊模型,模型精度符合要求。

冷带轧机液压AGC系统板厚控制策略研究

随着国民经济的高速发展,高性能、高附加值的冷轧薄板消费量在急剧增加,对冷带轧机板厚控制技术的要求越来越高。针对燕山大学300可逆冷带轧机,对液压AGC(Automatic gauge control)系统板厚控制策略进行了研究,实现了液压压下位置闭环和轧制力闭环、测厚仪闭环以及预控AGC等板厚控制技术,实验结果表明所采用的控制策略能够有效地消除成品带钢厚差,提高板厚控制精度。

冷带轧机液压AGC系统的MAC-PID串级控制

冷带轧机液压AGC系统的控制精度决定了冷轧带钢的成品精度,而目前现场的液压AGC系统主要采用PID控制。针对液压AGC系统,在其中的液压压下伺服系统中应用模型算法控制(MAC),同液压AGC系统厚度外环的PID控制相结合,形成MAC-PID串级控制。同时,进行了轧制试验,试验结果表明:所采用的MAC-PID串级控制算法实时性较好且易于实现,提高了成品带钢的板厚精度。

基于虚拟轧制的冷带轧机压下电液伺服系统建模与仿真

研究成本小、风险低并能全面揭示冷带轧机轧制过程特性的虚拟轧制技术具有重要的现实意义。压下电液伺服系统是液压AGC系统的重要组成部分,以300 mm冷带轧机为研究对象,分析冷带轧机压下电液伺服系统的数学模型,建立一种三自由度轧机负载的压下电液伺服系统模型,包括轧机液压负载系统模型和动力机构模型。该模型可为虚拟轧机轧制设备级仿真提供压下电液伺服系统的仿真模型,模拟液压AGC系统的动态调节过程,并能为过程控制级提供虚拟的轧制力实测值和缸位移量。仿真结果表明:该模型的阶跃响应曲线与实际响应基本相同,模型精度较高。

自适应预测控制在冷带轧机电液力伺服系统中的应用

在冷带轧机液压AGC(Automatic Gauge Control)系统中,电液力伺服系统是其重要的组成部分,由于冷带轧机电液力伺服系统的设定值是由厚度环所决定,故而电液力伺服系统的设定值在轧制过程中是时变的。基于此,提出了一种自适应预测控制算法,将自适应控制同动态矩阵控制结合起来,通过在线辨识来校正预测控制器的控制参数,以达到更好的控制效果。该控制算法基于受控对象的阶跃响应。试验结果表明:采用该控制策略时,电液力伺服系统的动静态特性都得到了显著提高。

冷带轧机液压AGC系统轧机刚度测试试验研究

以300型可逆冷带轧机为对象,针对冷带轧机液压AGC系统,开发出了适用于轧机刚度测试试验的测控系统,该系统具备人机界面和数据存储功能,可实现轧制力闭环和位置闭环。同时,进行了轧机刚度测试试验,采用最小二乘法辨识出了轧机刚度。在试验过程中,采用位置闭环将辊缝压靠到位,然后采用轧制力闭环进行轧制力定步长变化,并在每次恒定步长增减后,加入一定延时,以保证轧制力实际值达到实际给定值。

冷带轧机液压AGC系统的时滞控制研究

在冷带轧机液压AGC(Automatic Gauge Control)系统中,直接测厚式反馈AGC应用最为广泛,其对成品带钢的精度起着至关重要的作用。但是,直接测厚式反馈AGC存在时间滞后,会使得系统变得不稳定,并影响控制精度。采用Smith预测控制与自适应控制相结合的控制算法,解决了Smith预测控制器对被控对象数学模型依赖较高的问题,同时采用了遗忘因子随机梯度算法在线修正被控对象数学模型。并在冷带轧机液压AGC系统中进行了时滞控制的试验研究,试验结果证明该策略控制效果良好,有效地解决了时滞对板厚精度带来的影响。

冷带轧机液压压下伺服系统模型算法控制应用研究

冷带轧机是典型的复杂机电系统,其控制系统日益精密化和智能化。目前广泛应用于现场的PID控制策略,由于其鲁棒性较差,已经不能满足冷带轧机控制系统日益精密化和智能化的要求。针对冷带轧机液压压下伺服系统,应用模型算法控制算法,设计预测控制器,采用了滚动优化、反馈校正的控制策略。该控制算法基于受控对象脉冲响应,具有较强的稳定性和鲁棒性。同时,提出了上述控制策略的计算机控制实现方法,实验研究结果表明该方法远比目前带钢生产中广为采用的PID控制策略优越,且易于实现。