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冷带轧机厚控系统自适应变结构控制研究

解云鹏  
【摘要】:冷带轧机液压AGC(automatic gauge control)系统具有非线性、时变性、不确定性等特点。采用传统的PID控制方式具有技术成熟,易于操作等优点。但是实际液压AGC系统中,由于负载、油温等干扰,以及来料厚度、硬度的波动,而且轧机的机械系统、控制系统参数变化等影响,被控对象的模型参数会发生改变。近年来随着控制理论的不断发展,针对被控对象模型参数不确定性出现了许多先进的控制理论,并且有一部分已经在实际工程中得到应用。 本文首先根据轧机液压伺服系统的工作原理建立了位置系统的数学模型。再根据轧机厚度检测系统中含有滞后环节,得出整个厚度控制系统的数学模型。 其次,针对厚度控制系统,进行控制输入含有死区的时滞系统的自适应变结构控制器设计。通过对模型适当的线性变换,将含有控制量的部分和不含控制量的部分相分离,并通过Lyapunov函数方法构造并求解线性矩阵不等式得到滑模面系数。对于输入所含有的死区特性,通过对死区斜率进行自适应估计降低了死区特性对系统性能的不良影响。 然后,针对轧机液压伺服系统中存在的控制输入饱和问题,在有界外部扰动的情况下设计自适应变结构抗饱和控制器,对系统控制输入的饱和度下限值进行自适应参数估计,使得所设计的控制器输出未达到饱和时控制输出较大,而当达到饱和时减小控制量输出,以此方法使控制输出得到优化。并通过适当的选取Lyapunov函数证明了系统的稳定性。 最后,针对离散化的数学模型进行变结构控制器的设计。在原有的变结构趋近律的基础上,给出一种改进的趋近律及其参数选择的依据。同时在设计控制器时保证控制量切换幅度可以限制在一定的允许范围内。


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