[發明專利]典型工況下軋機垂直壓下系統抗擾動控制方法

有效

• 申請號: 202110133782.6
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112742878B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 劉爽;周海鵬;華長春;白振華
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21B37/00
• 分類號: B21B37/00;B21B37/48;B21B37/58
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

本發明公開一種典型工況下軋機垂直壓下系統抗擾動控制方法，其在考慮模型參數未知與伺服閥執行死區的情況下，使用了一種指數趨近律的自適應參數估計與反步控制方法相結合的抗擾動控制器，將死區拆分為線性函數與分段函數，推導出了能夠應對系統結構參數未知以及未知非對稱死區的抗擾動控制器；仿真表明該控制器在保證系統閉環穩定性的同時，能有效抑制軋軋過程中負載突變對軋機壓下系統造成的擾動，對板帶材的高精度軋制具有重要意義。

技術領域

本發明涉及軋機控制領域，考慮了含有伺服閥軋機系統的非線性，并且針對非線性軋機系統進行控制技術研究，特別涉及一種考慮模型參數未知與伺服閥執行死區的典型工況下軋機垂直壓下系統抗擾動控制方法。

背景技術

本發明專利所研究的是特種鋼冷連軋機系統，由于目前發展先進制造業對特種鋼質量要求不斷提升，軋制工作環境中的各種擾動會使板帶剛才產生過振動出現振痕，振痕嚴重影響板材質量。而常規的控制方法應用液壓缸抑制擾動多將液壓缸，多將液壓缸當作一個一階或二階的線性環節，對軋機系統的建模通常也線性化處理，這在之前的生產是滿足應用需求的，但是近年來提出的一系列計劃對鋼材的精度要求越發提高，原有控制方法已經無法滿足先進制造業的發展。

為抑制擾動振動，將控制器評價指標定為不同擾動軋制力下工作輥的振動位移與速度。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種考慮模型參數未知與伺服閥執行死區的典型工況下軋機垂直壓下系統抗擾動控制方法，在結構參數未知并且存在伺服閥執行死區的情況下，通過抗擾動控制方法實現系統達到穩定的狀態；通過仿真驗證了所提出的模型的正確性，所提出的控制器的有效性，從而滿足了軋機系統的控制性能，達到軋機控制系統提高板材質量與精度的目的。

由于軋機系統具有典型的非線性，充分考慮液壓缸的剛度非線性與電液伺服閥死區，針對該軋機在控制過程中的特點，考慮改變前后的剛度時變和伺服閥輸入死區對系統控制性能的影響，提出了一種軋機模型的自適應控制方法，其包括以下步驟：

步驟1、建立軋機垂直壓下系統模型；

步驟2、考慮模型參數未知與伺服閥執行死區設計的自適應控制器；

步驟3、本發明所研究的控制器參數調節和仿真結果對比；

步驟1所述建立非線性軋機垂直壓下系統模型，具體表述為：通過充分考慮模型參數未知與伺服閥執行死區的情況，建立起1/2軋機的垂直振動模型；

電液伺服閥作為典型的非線性伺服閥，其具有典型的死區非線性形式，建立考慮電液伺服軋機垂直壓下系統的動力學模型為：

其中，m₁、m₂分別為工作輥質量、支撐輥與液壓缸活塞的等效質量；F_var為工作輥受到的時變擾動軋制力；k₁、k₂分別為工作輥與支撐輥的等效剛度、支撐輥及液壓缸與上機架之間的等效剛度；c_l為支撐輥液壓缸等效質量塊與上機架之間的阻尼；z₁、z₂分別為兩質量塊的振動位移；i_c為伺服閥輸入控制電流；N(i_c)為液壓缸輸出的控制壓力；

N(v)表示伺服閥輸入電流與液壓缸輸出壓力的死區關系，死區表述為：