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轧机主传动调速系统及其基于遗传算法PID控制的研究

赵立本  
【摘要】:随着计算机控制技术和电力电子技术的飞速发展,交流调速变频装置增加的成本已逐渐被采用交流机节约的成本所补偿,特别是矢量控制应用于交流调速后,使交流调速的性能也能和直流调速相媲美,因此,在调速领域直流调速逐渐由被交流调速取代之趋势。特别是在像轧机主传动对调速性能要求较高的领域,交交变频磁场定向矢量控制更是发挥着不可替代的重要作用,其优良的控制系统不仅节约了成本,同时也保证了系统高性能技术指标和产品质量。 本文以宝钢集团4200mm中厚板可逆轧机主传动为背景进行研究,由于可逆轧机轧制钢板过程是往复轧制的过程,超调过大会导致钢板轧制质量的下降,影响轧辊的寿命和控制精度,所以轧机主传动对调速性能要求很高,本文研究旨在寻求比现场更好的控制效果。 首先,本文在对矢量控制的基本原理进行研究的基础上,分析了4200mm轧机主传动按磁场定向的矢量控制系统的原理和组成,并根据各变量之间的物理关系抽象出数学模型。 其次,为了分析调速控制系统的特性,本文在参阅了大量相关资料的基础上,提出了将转矩和磁链两个变量进行解耦并用两个单变量的线性系统加以控制的分析方法,建立了由电流内环和速度外环组成的调速系统双闭环数学模型。 最后,使用MATLAB软件分别对传统PID和基于二进制编码遗传算法PID的调速控制系统进行了仿真研究。仿真曲线对比表明基于遗传算法PID控制系统不仅动态指标优于传统PID控制系统,而且不依赖于被控对象的精确数学模型,并具有较强的自学习性和鲁棒性,使调速系统的控制效果更佳,本文的研究具有一定实用价值。


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