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冷轧机组液压伺服系统自抗扰控制策略研究

赵默林  
【摘要】:液压伺服系统是整个冷轧机组板厚控制系统的执行部分,直接影响冷轧板带材的最终质量。在实际工业中,针对液压伺服系统模型中内部参数摄动以及外界负载扰动会使得轧机两侧液压缸压下位置产生误差,不能实现同步控制的问题,本文选取一类不基于数学模型且具有强抗扰能力的自抗扰控制器用于控制液压伺服系统,很大程度的减小了轧机两侧位置误差。针对非线性自抗扰控制器耦合参数难以整定的问题,采用智能优化算法在线整定的方法进行研究,并针对传统扩张状态观测器对于随机多源扰动观测能力差的问题,设计了一类自适应扩张状态观测器。本文的主要工作如下:(1)针对非线性自抗扰控制器参数难以整定以至于影响对液压伺服位置系统控制精度的问题,通过鲨鱼优化算法对控制器参数进行在线整定,并针对算法在迭代过程中会陷入局部最优以及寻优缓慢甚至会停滞的问题,通过引入交叉变异以及双种群策略对算法进行改进,提高算法的全局搜索能力。以冷轧机单侧液压伺服系统作为被控对象,通过对比验证了改进鲨鱼优化算法较其他优化算法优化后的自抗扰控制器具有更高的控制精度和抗扰动能力,有效的提高了液压伺服系统动态性能。(2)针对冷轧过程中受到的一类多源随机扰动,传统自抗扰控制器不能观测的问题,提出了一类自适应扩张状态观测器。首先,根据扰动来源建立了随机扰动的数学模型,通过结合自适应项和扩张状态观测器,推导出一类自适应扩张状态观测器,并与状态反馈控制率结合,构建出一种新的自抗扰抑制控制结构。其次,以李雅普诺夫函数为依据,验证了所提控制器的稳定性。最后通过仿真,验证了所提自适应扩张状态观测器可以针对随机多源扰动进行观测和补偿。(3)针对轧机两侧液压缸压下位置不同步问题,研究非线性液压缸模型,设计了一类非线性自抗扰位置控制器和非线性自抗扰位置调节器,对两侧误差进行观测并给予消除,最终在保证压下位置同步的情况下,使系统具有更高的动态特性,加快了同步速度。通过仿真实验证明了所提方案可以实现轧机两侧液压缸的快速同步。


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