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伺服电机驱动的连铸结晶器振动控制系统的实验研究

段亚锋  
【摘要】: 目前连铸领域普遍采用电液伺服驱动连铸结晶器非正弦振动,其系统比较复杂,投资、维护费用较高,容易出现双缸振动不同步,突然停振等现象,而交流伺服电机控制精准,灵活,易于维护,既可改善铸件表面质量,又能降低能源消耗,用其替代电液伺服来驱动连铸结晶器振动,可避免电液伺服驱动等装置的不足,有望在连铸领域推广应用。 本文采用交流伺服电机控制技术,以伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动控制系统为背景,进行控制算法的设计和实验研究,具有较大的理论意义和实际价值。 首先,基于矢量控制原理,对伺服电机进行了建模,并对其控制策略进行了简单分析,为对伺服电机进行精准控制提供了理论基础。 其次,利用伺服电机的模型,综合考虑电机运行过程中参数变化和负载扰动等不确定因素,对其上界进行自适应估计,然后以电机位置伺服跟踪为目标,设计了一种自适应反步滑模控制器,并引入sigmoid函数代替滑模控制中的符号函数来减弱系统的抖振。仿真结果表明,该控制器有效抑制了参数不确定和外负载力扰动,使系统具有较好的跟踪特性。 然后,构建了伺服电机驱动的结晶器非正弦振动的电气控制系统。在系统实现方而,采用安川交流伺服电机来驱动结晶器,选用Rockwell公司CampactLogix系列PLC进行数据的采集输出以及控制,计算机输出控制信号,传给伺服电机以便驱动结晶器振动台,从而实现结晶器的非正弦振动。 最后,利用Rockwell公司的RS View32软件平台编制了上位机人机界面软件,并在其PLC上编制了非正弦或正弦波形的产生程序,通过对程序的调试与完善,实现了系统的模拟实验,验证了交流伺服电机可以按照给定的波形方式运行,为交流伺服电机驱动连铸结晶器振动的实现奠定了良好的基础。


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