连铸结晶器液压非正弦振动控制系统的研究

【摘要】： 连铸结晶器振动系统是提高连铸铸坯质量的关键环节,目前大部分采用机械式正弦振动技术。随着铸坯质量要求的提高和高速连铸的需求,机械式正弦振动技术已经不能适应现代连铸的要求,而电液伺服式非正弦振动在频率不变的同时减少了负滑脱时间,可以有效改善铸坯与结晶器内壁的润滑、减小摩擦、降低拉漏事故率和提高铸坯质量,成为结晶器振动技术发展的热点。 本文结合结晶器振动系统特点,给出非正弦波形的位移和速度数学表达式,并对参数进行了分析。根据电液伺服控制系统的原理和结晶器液压伺服系统的特点推导了阀控非对称液压缸的传递函数；考虑阀控液压缸固有频率,建立了伺服阀的数学模型,并通过MATLAB系统进行了电液伺服系统稳定性分析。 结晶器非正弦振动系统建模存在着不确定性,系统参数变化较大,传统的PID控制方法是基于模型的控制,在较大范围内很难适应典型的时变系统。而自适应PID是一种基本上不依赖于模型的控制方法,比较适用于具有那些不确定性或高度非线性的控制对象,并具有较强的自适应和学习功能。因此,开发自适应控制系统,对结晶器非正弦振动控制具有重大的指导和现实意义。本文设计了常规PID控制器、模糊自适应PID控制器和三种单神经元自适应PID控制器,应用于结晶器非正弦振动控制系统中。仿真及试验结果表明单神经元自适应PID控制提高了结晶器振动的响应速度,有效地保证了结晶器振动负滑脱时间这一控制指标；减小了位置跟踪波形的畸变,使结晶器按给定非正弦振动特性曲线运动。而且程序在PLC上运行时间也在合理范围内,保证了控制的实时性。