基于軋制擾動負荷觀測器的軋機傳動機電振動控制系統設計

電子通信論文編號:TX144   字數:23067,頁數:46  

目       錄
摘要……………………………………………………………………………………1
Abstract………………………………………………………………………………..2
0引言………………………………………………………………………………….3
1緒論……………………………………………………………………………….....4
1.1軋機傳動機電振動問題的提出……………………………………………...4
1.2軋機傳動對電氣傳動系統的要求……………………………………………7
1.2.1軋機傳動的要求……………………………………………….……...7
1.2.2軋制工藝對傳動系統技術性能的要求………………………….…...7
    1.3軋機傳動機電振動控制技術的發展………………………….……………...8
2軋機傳動系統扭振產生的機理…………………………………………………..14
2.1扭轉振動現象的概述………………………………………………..…….....14
2.2軋機振動現象頻發原因和特征………………………………………..….....14
2.2.1軋機振動現象頻發原因………………………………….……….....14
2.2.2軋機扭振型式和基本特征……………………………….………......15
2.3軋機扭振現象……………………………….……………………………......15
    2.3.1負載變化引起的扭振現象…………………………….…………......15
    2.3.2其他情況下的扭振現象……………………….…………………......17
3傳動系統的動力學模型………………………………………………………....21
3.1概述……………………………………………………………………….......21
3.2軋機傳動系統的模型…………………………………………………….......25
4軋制擾動對電氣傳動系統的影響…………………………………………….28
   4.1軋制擾動的動態速降現象……………………………………………………28
    4.2軋機電氣傳動系統的雙閉環控制……………………………………….......30
4.3雙閉環控制系統的軋制擾動過程分析………………………………….......32
5外擾負荷觀測器控制系統………………………………………………….......36
5.1外擾負荷觀測器控制基本原理………………………………………….......36
5.2軋機擾動外擾負荷觀測器控制系統………………………..………….......39
結束語………………………………………………………………………………..42
謝辭…………………………………………………………………………………...43
參考文獻…………………………………………………………………………….44

摘要
隨著現代軋鋼工業對產品的質量要求越來越高，對軋機傳動系統也提出了高精度和高動態性能的技術要求。由于負載擾動的影響和電機與軋輥之間的彈性連接阻礙速度控制系統的性能的提升，特別是在軋機咬鋼和產生沖擊時，傳動系統經常伴隨扭振現象。軋機傳動的扭振不僅影響軋件的表面質量而且降低了傳動系統的疲勞壽命，影響傳動系統的安全生產，甚至發生斷輥、斷軸等事故，造成軋鋼機械設備的損壞，是獲得高質量、高精度產品的一大障礙。
針對軋制擾動引起的扭振問題，運用預測控制算法構建軋機控制系統，將約束條件作為滾動優化的組成部分來解決有約束的預測控制問題，使控制量滿足設計約束要求，達到良好的控制效果。仿真結果表明，采用具有約束條件的預測控制策略的控制系統對軋機傳動系統的控制效果在動態性能和抑制扭振效果上明顯優于傳統PI控制，可以較好的抑制軋制擾動對傳動系統產生的影響，對解決軋制擾動魯棒性控制問題是一種有效的解決辦法。
關鍵詞：軋機，扭振抑制，二質量系統

Abstract
The dynamicp erformance and more accuracy is mandatory in mill industry according to demand of steel rolling quality. The phenomenon of torsional vibration is ubiquitous in rolling mill system, while the mill is just rolling steel or is blocked which the load disturbance impact.The torsional vibration not only threats the mill's normal work, but also affects the quality of steel strip, and reduces the endurance life of its drive system. So how to reduce or eliminate the torsional vibration is a difficult question of research now.
Considering torsional vibration causing by rolling perturbation, model predictive control is applied to rolling mill system. The constraint condition is porposed to meet manipulated variable constraint. The optimization problem with linear inequalities can be solved by Quadratic Programming. The simulation results show that the design improves the dynamic performance and suppress torsional vibration causing by rolling perturbation. The model predictive control suppresses rolling perturbation.
Key words: rolling mill; torsional vibration suppression; two-mass system;