可逆冷带轧机速度张力系统的耗散Hamilton 控制

研究基于侵入与不变流形(I&I)自适应方法和非线性干扰观测器(NDO)的可逆冷带轧机速度张力系统耗散Hamilton控制问题。首先采用I&I自适应方法估计系统的摄动参数;其次,通过预反馈建立系统速度张力外环的耗散Hamilton模型,并利用互联和阻尼配置以及能量整形方法设计耗散Hamilton控制器;再次,选用NDO对系统电流内环的外扰进行观测,并引入设计的积分滑模控制器中进行补偿;最后将该方法应用于某1422 mm可逆冷带轧机速度张力系统中进行仿真,结果验证了所提出方法的有效性。     

基于Hamilton理论的冷带轧机速度张力系统非奇异快速终端滑模控制

针对交流异步电机驱动的冷带轧机速度张力系统的跟踪控制问题,给出一种基于Hamilton理论的非奇异快速终端滑模控制器设计方法.首先,设计了一种新型扰动观测器对系统中由参数摄动和负载扰动引起的不确定项进行观测;其次,通过预反馈控制建立了冷带轧机系统速度张力磁链外环的耗散Hamilton模型,进而基于互联–阻尼配置及能量整形方法完成耗散Hamilton控制器的设计;再次,基于串级控制思想完成了冷带轧机系统电流内环非奇异快速终端滑模控制器的设计.通过理论分析证明了所提控制方法能够保证闭环系统全局稳定.最后,基于某交流异步电机驱动的冷带轧机系统的现场实际数据进行仿真对比研究,仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

可逆冷带轧机速度张力系统的模糊自适应动态面反步控制

研究了基于动态面反步控制和模糊自适应逼近的可逆冷带轧机速度张力系统直接反馈线性化(direct feedback linearization,DFL)动态解耦控制问题.首先,通过构造非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)削弱了模型中非匹配不确定项对系统性能的影响,进而应用DFL理论实现了速度张力非线性耦合系统的动态解耦和线性化;其次,将反步控制与动态面控制相结合完成了解耦后速度张力各线性子系统控制器的设计,且有效避免了反步控制中的"微分爆炸"现象;再次,采用模糊自适应方法对所设计控制器中的匹配不确定项进行了逼近估计,有效地提高了速度张力系统的跟踪控制精度;稳定性分析结果表明,可逆冷带轧机速度张力系统是一致最终有界的.最后,基于工业现场的实际数据进行仿真对比研究,仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

可逆冷带轧机速度张力系统的动态滑模解耦控制

为削弱可逆冷带轧机速度张力系统中各变量间的非线性耦合影响,本文提出了一种基于幂指数趋近律的微分几何动态滑模解耦控制方法.首先,应用微分几何理论,通过非线性状态反馈和坐标变换,实现了可逆冷带轧机速度张力非线性耦合系统的输入/输出动态解耦和线性化.其次,针对解耦后得到的各独立线性子系统,综合考虑可逆冷带轧机速度张力系统的负载扰动、参数摄动和未建模动态等不确定部分的影响,基于幂指数趋近律设计了动态滑模控制器.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证闭环系统渐近稳定,并能有效削弱系统抖振.最后,对某1422mm可逆冷带轧机速度张力非线性耦合系统进行仿真,并同其他解耦控制方法相比较,结果验证了所提出方法的有效性.     

可逆冷带轧机速度张力系统的分散重叠控制

针对可逆冷带轧机速度张力系统的耦合和协调控制问题,提出了速度张力分散重叠控制方法.该方法首先利用包含原理和重叠结构分解,扩展原系统的状态空间,得到多个解耦的重叠子系统,并应用线性二次型(LQ)最优控制和顺序设计方法,设计各子系统的控制律.其次,将所设计的控制律收缩至原系统的状态空间,得到原系统的控制器.最后对某1422mm可逆冷带轧机的速度张力控制系统进行了仿真研究.结果表明,本文所提出的速度张力分散重叠控制方法能有效弱化速度与张力间的耦合,实现主轧机与左、右卷取机间的协调控制,同时改善了张力控制系统的动态性能,保证了轧机升降速时的张力控制精度.     

可逆冷带轧机速度张力多变量耦合系统的建模及分散控制

针对具有多变量、非线性、强耦合和不确定性的可逆冷带轧机速度张力系统,提出了一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的全局积分滑模自适应反步分散控制方法.首先,采用机理建模方法,建立了相对完备的可逆冷带轧机速度张力多变量耦合系统的数学模型.其次,将各子系统的耦合项和不确定项看成外扰,通过构造的ESO对其进行动态观测,并分别引入所设计的全局积分滑模自适应反步控制器中进行补偿,速度张力系统实现了有效的动态解耦和协调控制.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证滑模面的渐近稳定和闭环系统的渐近跟踪性能.最后,基于某1422mm可逆冷带轧机速度张力系统的实际数据进行仿真,结果验证了所提方法的有效性.     

风力发电系统的Hamilton建模及其无速度传感器控制

本文研究了基于端口受控Hamilton(port-controlled Hamiltonian, PCH)模型的永磁同步风力发电系统的无速度传感器控制问题. 首先根据风力发电系统本身的物理结构特性, 建立其端口受控Hamilton结构模型, 然后基于此模型设计了系统的全维状态观测器, 得到系统的速度估计, 从而实现了系统无速度传感器控制. 在控制器设计中还考虑了系统存在参数不确定情况下的自适应控制问题, 以及在控制器设计中用状态量的估值直接替代不可测状态量时存在的误差问题. 最后仿真实验证明了控制器的有效性.     

冷带轧机厚控系统自适应鲁棒输出反馈动态控制器设计

冷带轧机厚控系统可被认为是一个受外界干扰的线性不确定时滞系统.本文首先设计了标称系统下的鲁棒输出反馈动态控制器,以改善闭环系统的动静态性能;其次,在系统不需要满足不确定性匹配条件的情况下,将参数和外部扰动不确定性综合考虑.应用Lyapunov稳定性理论设计了系统不确定性上界参数的自适应估计器和系统的自适应控制器,保证了闭环系统的渐近稳定性,减小了设计的保守性;两者结合实现了板带出口厚度的有效控制.最后通过一个仿真实例说明本文所提出的自适应鲁棒控制器的有效性.     

基于自适应观测器的无速度传感器感应电机控制

针对采用极点配置的自适应速度观测器存在不稳定区域的问题,建立了全阶自适应状态观测器并给出了观测器的速度辨识律.应用Lyapunov稳定性理论,观测器的增益借助于MATLAB LMI工具箱求解两个双线性矩阵不等式得到.在MATLAB 6.5/SIMULINK环境下,建立了无速度传感器感应电机直接转矩控制的仿真实验平台,给出了无速度传感器直接转矩控制的仿真结果.仿真结果表明本文给出的自适应观测器在全速范围内具有很好的稳态性能,并具有很好的鲁棒性.同时,在以TMS320F240为核心的感应电机直接转矩控制系统上进行了速度辨识实验,实验结果验证了方案的有效性.     

混杂切换Hamilton系统的H∞控制

研究含无穷个子模型的混杂切换Hamilton系统在（任意）切换路径下的H∞控制问题．对于系统存在外部干扰的情况,利用耗散Hamilton结构特性,给出系统在（任意）切换路径下的H∞控制器的设计方案;并将新结果用于一般非线性混杂切换系统中,得到了该类系统的H∞控制器．仿真例子验证了所得结果的正确性和实用性．     

Neural Network Dynamic Surface Backstepping Control for the Speed and Tension System of Reversible Cold Strip Rolling Mill

To weaken the influences of uncertainties and system coupling items on the coordinated tracking control performance of the speed and tension system of a reversible cold strip rolling mill, a control strategy is proposed based on nonlinear disturbance observers (NDOs), dynamic surface backstepping control, and neural network adaptive approximation. First, the transformation form of the system model is given, and then NDOs are developed to counteract the unmatched uncertainties. Next, controllers for the speed and tension system are presented by combining backstepping with dynamic surface control. Again, the neural network adaptive method is used to approximate the matched uncertainties of the system, and the approximation values are introduced into the designed controllers for compensation. Finally, simulation research is carried out on the speed and tension system of a 1422 mm reversible cold strip rolling mill by using the actual data, and the results show the validity of the proposed control strategy in comparison with the decentralized overlapping control strategy.     

极点配置自校正控制及其在冷带轧机厚控系统中的应用

针对冷带轧机厚控系统被控对象参数在轧制过程中,尤其在不同首次轧制时的时变特性,本文在常规极点配置自校正控制器设计的基础上,利用内模原理,在原自校正控制器中加入积分因子,设计了厚控系统自校正控制器,从而有效地消除了系统的静差。实验结果表明,所设计的自校正控制器确保了系统的控制精度,明显地提高了产品质量。     

冷轧机张力控制系统分析

张力的稳定性直接影响着轧制产品的质量,因此,轧机的恒张力控制是轧机自动控制系统中的关键技术。主要阐述了张力在轧机生产中的作用、张力的概念、张力控制的基本原理和影响张力波动的因素。     

热连轧机带观测器的微张力控制

阐述了微张力控制的基本思想和控制策略，改进了已有的采用电流、电压求取轧制力矩的方法，应用数字负荷观测器观测轧制力矩，并分析其基本物理机制、数学模型及控制过程。模拟仿真结果表明此方法具有被测量稳定、动态速降恢复快、微张力控制效果好等优点。     

首钢京唐1580热连轧精轧机活套高度及张力控制

在带钢热连轧生产过程中,精轧机组的技术装备水平和控制水平是决定产品质量的关键因素。而精轧机架间活套控制和张力控制水平则直接影响了轧制能力的高低,对带钢宽度、厚度、平直度、板型等关键性能指标和力学性能有着至关重要的作用。     

基于模糊PID的热轧带钢宽度控制

带钢热连轧宽度控制过程是一个复杂的非线性过程、难以建立精确的数学模型,对于传统的数学模型的轧机计算很难实现精度要求。设计一种用于宽度控制的模糊PID控制器。并用Matlab语言的Simulink仿真工具,进行了常规PID控制与模糊PID控制的动态性能的仿真比较,结果表明模糊PID控制可明显提高宽度控制系统的动态性能。     

京唐2250热轧过程控制系统的应用与研究

首钢京唐联合钢铁公司2250热轧生产线采用了日本TMEIC公司的过程控制系统。在系统结构设计上,采用了四级网络,并使用了EGD网络与特殊仪表进行通信以及对板型实时控制,达到了良好的通信效果。引入了zone_director和Piece_director概念,对跟踪区和piece分别管理。另外在模型计算方面,结合了东芝和GE模型的优点,取得了满意的产品质量。     

Command Filter-based Backstepping Control for the Speed and Tension System of the Reversible Cold Strip Rolling Mill Using Disturbance Observers

International Journal of Control, Automation and Systems - This paper investigates the decoupling and coordinated tracking control problem for the speed and tension system of the reversible cold...