冷带轧机液压伺服位置系统的鲁棒输出反馈控制

针对具有参数不确定、不可测状态和未知外负载力的冷带轧机液压伺服位置系统,提出一种基于未知输入观测器的鲁棒输出反馈控制方法.首先,将含有外负载力的干扰项视为未知输入,构造未知输入观测器,然后基于所构造的观测器设计鲁棒输出反馈控制器.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证闭环系统是一致有界稳定的,并具有鲁棒H∞性能.最后对某个650mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统进行仿真研究,结果验证了所提出方法的有效性.

轧机液压伺服位置系统的无模型自适应控制

针对轧机液压伺服位置系统存在参变量多、强耦合等非线性因素,难以建立系统精确数学模型的问题,将无模型自适应控制算法应用于轧机液压伺服位置系统中;该算法仅使用被控系统的在线或离线输入/输出(I/O)数据便可完成控制器的设计,无需任何系统数学模型信息,以解决传统控制算法对数学模型的依赖性问题。MATLAB仿真结果表明,无模型自适应控制算法具有更快的收敛速度和更小的稳态误差,并且对扰动的鲁棒性更好。

轧机液压伺服位置系统的自适应反步滑模控制

针对轧机液压伺服位置系统存在非线性特性、参数不确定性以及控制输入前具有不确定系数的问题,提出了一种自适应反步滑模控制方法。通过对系统非线性模型的等价变换和选择合适的Lyapunov函数,有效解决了由于控制输入前具有不确定系数导致的所设计的控制量与自适应律互相嵌套的难题。把自适应反步法和滑模控制方法相结合,有效克服了系统非线性与参数不确定性的影响,提高了系统的鲁棒性。在自适应反步滑模控制器设计时,给出了不确定参数的自适应律,并对系统跟踪误差的收敛性进行了证明。仿真研究结果表明,所设计的自适应反步滑模控制器能实现快速准确的跟踪,并且对参数变化具有较强的鲁棒性,与PID控制器相比,系统跟踪误差小,响应速度快,跟踪性能好。

轧机液压伺服位置系统多模型切换滑模变结构控制

针对轧机液压伺服系统随工况变化而引起的弹性负载刚度系数发生跳变的问题,建立了轧机液压伺服位置系统在不同工况下的非线性多模型集。通过选择系统共同的稳定滑模面,设计了各子模型对应的自适应滑模变结构控制器,并应用Lyapunov稳定性理论证明了整个系统可从任意初始状态趋向于系统的共同滑模面,进而保证了整个变结构切换控制系统的渐近稳定性。为有效削弱系统参数跳变的不良影响,采用模型最佳匹配性能指标作为各子模型切换控制的依据,实现了各子模型控制器之间的切换。仿真研究结果表明:所设计的多模型切换自适应滑模变结构控制器能够保证轧机液压伺服系统具有良好的动静态性能,对系统参数跳变具有良好的鲁棒性。

轧机液压伺服位置系统的自适应输出反馈控制

针对具有不可测状态、未知参数和非线性的轧机液压伺服位置系统,提出一种基于高增益观测器和参数估计器的自适应输出反馈控制算法。所构造的高增益观测器不依赖于系统输入和参数估计值,它只用于估计系统状态,所设计的动态反馈控制器包括:用于保证系统稳定性的主反馈部分和抵消外部扰动和一些不确定性的补偿部分。理论分析表明,所提出的控制算法能够保证闭环系统的所有信号有界,且系统状态及其估计误差的最终收敛边界依赖于观测器的高增益值。以某650 mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统为例进行仿真,仿真结果验证了所提出算法的有效性。

基于加性分解的轧机液压伺服位置系统控制

针对具有参数不确定性、非线性模型和状态不可测的轧机液压伺服位置系统,提出一种基于加性分解(additive-state-decomposition,ASD)动态逆原理的控制算法。该原理首先将轧机液压伺服位置控制问题分解为两个子问题,即线性时不变主系统的跟踪问题和次系统的镇定问题,然后利用动态逆设计出系统的控制器,最后将所设计的控制器应用于某1 450 mm四辊可逆轧机进行仿真,并与传统PID轧机液压伺服位置系统控制进行对比分析。仿真结果表明:该控制器能够抑制外部负载扰动大幅度变化和不确定性因素对系统的影响,保证系统位置跟踪精度且具有良好的鲁棒性和平稳的控制输入,其效果优于PID控制。

轧机液压AGC系统及伺服阀故障分析与预防措施

介绍了轧机液压AGC系统的工作原理,对位置超差报警、轧制力波动报警及零位电流异常与相关故障等故障进行分析;对漏油、卡阀、堵塞、闷阀、不稳定等常见的伺服阀故障现象进行分析,并找出故障原因。最终提出了一系列预防措施,包括伺服阀存放、油液清洁度控制、伺服阀状态在线监控等,并总结了更换伺服阀时的正确操作流程。通过对轧机液压AGC系统和伺服阀故障进行研究和分析,可以有效提高系统的稳定性和可靠性,减少故障发生,提高生产效率。

直流电机位置伺服系统新型控制策略研究

针对伺服系统控制器参数设计的复杂性和系统抗干扰性低的问题,设计了内模PID速度控制器和基于指数趋近律的滑模变结构位置控制器,并通过李雅普诺夫理论对系统的稳定性进行分析。速度控制器采用内模PID控制,只调节滤波器参数λ,避免了因调参困难而影响伺服系统的控制精度;位置控制器采用滑模控制方式,对参数变化以及外界影响等因素具有强鲁棒性。仿真和实验结果表明,所提控制系统能够满足对直流伺服电机位置控制的快速性和准确性要求。

钢管轧机主传动轴动态平衡的液压控制系统设计

钢管轧机的主传动万向轴长度长、直径大和质量大,万向轴高速旋转时的回转摆动幅度较大,该状况严重影响传动轴与轧辊连接处的联轴节的使用寿命。对此,设计了一种传动轴重量动态平衡系统,以限制传动轴的回转幅度,延长传动轴联轴节的使用寿命。通过详细介绍该动态平衡系统的组成及液压控制系统的原理,为实现该控制系统的高效应用提供参考。

轧机两侧液压伺服位置系统自抗扰同步控制

针对轧机传动侧和操作侧液压伺服位置系统存在不一致性而引起两侧位置不同步的问题,提出一种自抗扰同步控制方法.首先建立了液压伺服位置同步系统动态机理模型,并在考虑两侧位置伺服系统都具有参数摄动及外负载波动的情况下,设计了扩张状态观测器对同步系统中不确定性和不一致性进行估计,并采用状态误差反馈律给予主动补偿,同时消除同步误差.仿真和实验结果表明,所提出的同步控制方法能够使两侧液压伺服位置系统动态响应和稳态特性保持一致,并提高了单侧子系统的动态性能及抗干扰能力.

基于非奇异快速终端滑模的轧机液压伺服位置系统反步控制

针对具有非线性、参数不确定性和未知负载扰动的非对称缸轧机液压伺服位置系统,提出一种基于模糊自适应观测器和非奇异快速终端滑模面的反步控制方法.首先,基于非奇异快速终端滑模面和双幂次趋近律完成非对称缸轧机液压伺服位置系统反步控制器的设计,并通过构造二阶滑模滤波器对虚拟控制量的微分信号进行估计,有效地避免了反步控制中的微分爆炸现象;然后,选用模糊自适应观测器对系统的不确定项进行逼近估计,并将输出的估计值引入到设计的控制器中进行补偿,有效地提高了系统的跟踪控制精度,且分析表明,所提出的控制方法能够保证闭环系统全局渐近稳定;最后,基于某650 mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统的实际参数进行仿真研究,并与常规线性滑模控制方法相比较,结果验证了所提出方法能够有效提高系统在整个全局过程的收敛速度和鲁棒稳定性.

伺服电动机广义增量式编码器位置检测装置设计

为了精确检测伺服电动机中各种增量式编码器的实时位置,提出一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)与Qt平台的广义增量式编码器位置检测方法,并研发了伺服电动机广义增量式编码器位置检测装置。根据增量式编码器输出信号特点,设计了CPLD嵌入式系统接口时序电路,通过ModelSim对系统进行时序验证;基于Qt平台开发了上位机软件,通过通用串行总线(USB)转串口处理CPLD发送编码器位置信息并对位置信息进行可视化显示。实验结果表明,设计的广义增量式编码器位置检测装置能准确获取各种增量式编码器实时位置并实现友好人机交互。

基于干扰观测器的液压位置伺服系统级联控制

级联控制策略被应用于液压伺服系统位置控制,以提高系统输出响应性能。为了抑制液压伺服系统中各种不确定的非线性因素和外部干扰,提出了基于干扰观测器的终端滑模控制与非线性补偿相结合的级联控制策略,利用Lyapunov稳定性理论证明了位置闭环系统在有限时间内收敛。与渐近收敛控制器不同,级联控制器保证了系统状态误差和观测器估计误差在有限的时间收敛到0。利用MATLAB/Simulink对设计的控制器进行了仿真验证,结果验证了提出的控制器的理论可行性。为了模拟外界未知干扰,在液压伺服系统基础上加入阻尼可调减震器,以此开展实验研究。结果表明:提出的控制器有效抑制未知干扰影响,且提高了液压伺服系统的跟踪精度。

基于BP神经网络的板带轧机液压HGC状态监测方法

提出了一种基于BP神经网络的板带轧机液压HGC状态监测方法,利用BP神经网络算法进行模型训练和状态识别。通过对历史数据的分析和学习,建立了液压HGC状态与传感器数据之间的映射关系。然后,利用训练好的神经网络模型对实时数据进行监测和预测,从而实现对液压HGC系统状态的实时监测和故障预警。该方法能够准确监测液压HGC系统的状态,并提供及时的预警信息,为轧机运行维护和产品质量提升提供了有效的支持。

单杆液压缸电液位置伺服系统物理建模与分析

单杆液压缸电液位置伺服系统由于结构紧凑,被工程界大量应用,但是其结构不对称,数学模型复杂,很多因素无法通过数学方法精确分析,针对这个问题,利用Matlab/Simulink多领域物理建模的方法,建立了单杆液压缸电液伺服系统的物理模型,对其性能研究分析。分别输入正弦信号和方波信号,得到响应曲线图和Bode图。仿真结果表明:单杆液压缸电液位置伺服系统物理模型可以直接根据工作原理添加对应的元件以及环境影响因素,模型精度高,不需要传递函数,仿真的结果也更为准确,更接近实际情况,有利于分析电液位置伺服系统控制性能,具有更好的参考价值,提高了系统模型仿真的准确性。

输入受限的轧机液压伺服系统多模型切换控制

针对轧机液压伺服系统随工况变化所引起的弹性刚度系数及外负载力跳变问题,在输入受限的情况下,提出了一种具有L2增益的鲁棒抗饱和多模型切换控制策略。首先,建立了轧机液压伺服位置系统在不同工况下的多模型集;其次,应用共同Lyapunov函数及稳定性理论证明了输入受限切换系统具有L2增益稳定性,并采用LMI方法设计了抗饱和状态反馈控制器。基于切换易实现原则,根据液压缸压力的变化作为各子控制器切换的依据。仿真及实验研究结果验证了本文所设计控制策略的有效性。

轧机液压伺服系统的双线性模型

从轧机液压伺服系统的原始机理模型出发,建立了该系统的非线性模型———双线性模型,并进行了仿真。仿真结果证明了这种模型的有效性。

精密校直液压机离散电液位置伺服系统的研究

在建立精密校直液压机(精校机)电液位置伺服系统离散数学模型的基础上,对精校机电液位置伺服系统的性能进行研究,设计了精校机电液位置伺服系统的实验系统,并在不同负载下对精校机电液位置伺服系统进行了实验研究,为国产精校机的开发提供了理论和技术支持。

轧机液压压下电液伺服控制系统设计

轧机液压压下系统是具有高技术装备的高性能、大功率电液伺服控制系统。该文就轧机液压压下控制系统的总体结构设计、液压系统设计。

具有输入饱和的轧机液压伺服系统鲁棒自适应控制

针对具有参数不确定、非线性和输入饱和问题的轧机液压伺服位置系统,提出一种鲁棒自适应backstepping控制策略。首先,定义一个光滑函数估计饱和函数;为获得稳定的控制输入信号,对被控对象进行增维。其次,利用backstepping方法进行控制器的设计,其中,为处理估计函数的偏微分引入了Nussbaum型函数。最后基于Lyapunov方法证明了闭环系统的所有信号是一致终结有界的。仿真结果表明,该方法能够有效抑制输入饱和对系统造成的不良影响,并能保证系统对参数慢时变具有较强的鲁棒性。