伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统鲁棒控制及实验研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统鲁棒控制及实验研究作者姓名李智学位类别工程硕士指导教师方一鸣教授2016年5月中图分类号：TP273学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工程硕士学位论文（应用研究型）伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统鲁棒控制及实验研究硕士研究生：李智导师：方一鸣教授副导师：谢静梅高工申请学位：工程硕士工程领域：控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlEngineeringROBUSTCONTROLANDEXPERIMENTALRE

2、SEARCHONVIBRATIONSYSTEMOFCONTINUOUSCASTINGMOLDDRIVENBYSERVOMOTORbyLiZhiSupervisor:ProfessorFangYimingYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统鲁棒控制及实验研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由

3、本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统鲁棒控制及实验研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘

4、要摘要连铸结晶器是连铸生产的重要设备，其振动技术的提高得到了广泛的关注和研究，提高结晶器振动的性能对铸坯表面质量的改善具有显著作用。本文以伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统作为研究对象，进行了理论研究，并在实验室实验的基础上，进行了工业应用试验。首先，简述了结晶器振动系统的结构和工作原理。根据结晶器机械振动装置结构图，给出了机械结构的关系表达式；由于系统驱动设备采用的伺服电机为常用的永磁同步电机，因此给出了电机的数学模型，为后续章节电机转角跟踪控制奠定了基础。其次，针对伺服电机中存在的负载扰动问题，采用终端滑模负载观测器对扰动进行了动态观测，增强了系统的鲁棒性。基于反步滑模法设计了伺服电机转角位

5、置控制器，提高了位置跟踪精度和响应速度。然后，针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在减速器齿轮间隙和偏心轴机械零位偏移等扰动不确定性以及负载扰动的问题，采用干扰观测器对其构成的复合干扰进行逼近估计，并基于反步法完成滑模控制器的设计，仿真表明所设计的控制器能够实现结晶器振动位移的渐近跟踪。最后，在熟悉和完善实验室原研制的伺服电机驱动的连铸结晶器振动控制系统基础上，将控制系统装置应用于宣化钢铁公司工业现场进行应用试验，试验结果表明，所研制的控制系统对铸坯质量的改善和拉坯速度的提高有较好的效果。关键词：连铸结晶器；伺服电机；终端滑模负载观测器；干扰观测器；反步控制；滑模控制-I-燕山大学工程

6、硕士学位论文AbstractThecontinuouscastingmoldisanimportantequipmentforcontinuouscastingproduction,theimprovementofitstechnologyhasbeenwidelyattentionandresearch,improvingtheperformanceofthecrystallizervibrationhassignificanteffectontheimprovementoftheslabsurfacequality.Thispaperhasdonethetheoryandsimulatio

7、nresearchbasedonthecontinuouscastingcrystallizervibrationsystemdrivenbyservomotorandusedinindustrialfieldonthebasisoflaboratorydebugging,afterdebuggingandupgradingthesystem,thedevicesrunsmoothly,thepu