基于神经网络状态观测器的轧机扭振抑制研究

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1、东北大擘硕士擘住论文摘要基于神经网络状态观测器的轧机扭振抑制研究摘要随着现代轧钢工业对产品质量要求越来越高，对轧机传动系统也提出了高精度和高动态性能的技术要求。由于电机与轧辊之间的弹性连接，在发生负载扰动特别是在轧机咬钢时，传动系统经常会出现扭振现象。扭振不仅会降低轧机传动系统的动态性能，是获得高质量、高精度产品的一大障碍，还会减少轧机传动系统的疲劳寿命，甚至造成轧钢机械设备的破坏性损坏，影响传动系统的安全生产。为了解决轧机传动系统的扭振问题，本文将传动系统中的机械部分和电气部分作为一个整体来研究。从轧机扭振现象和特征入手，通过分析轧机传动

2、系统的机械传动部件，将一个由主电机、中间轴、减速箱、连接轴、工作辊、支撑辊组成的轧机系统，等效成由若干惯性部件和弹性部件构成的“质量弹簧系统”。然后将该质量弹簧系统简化成二质量系统，并利用动力学方程建立了其数学模型，在此基础上分析了轧机传动系统产生扭振的机理。论文将轧机扭振控制问题考虑为含有非线性环节、具有参数不确定性且带有外部干扰的系统设计问题。为了能将现实中不易直接测量的中间轴扭矩及负载转速分别进行前馈补偿和反馈控制，本文设计了状态观测器来观测扭矩及负载转速。考虑到系统含有非线性环节且模型参数具有不确定性，将状态观测器设计为神经网络状态

3、观测器，利用神经网络对非线性映射的良好逼近功能及在线自学习自调整的自适应性，在线观测扭矩及负载转速。仿真结果表明，带神经网络状态观测器及扭矩前馈补偿的双闭环轧机传动控制系统，动态性能和抑错4扭振效果都比较好，取得了较好的控制效果，验证了本文所设计的方法对轧机传动系统扭振现象的抑制是有效的。关键词：扭振：二质量系统；神经网络；状态观测器一Ⅱ一东北大擘硕士学位论文AbstractResearchonTorsionalVibrationSuppressionofRollingMillBasedonNeuralNetworkState0bserve

4、rAbstract、研mthedemandsforproductqualityofmodernsteelrollingindustrybecominghigherandhi。gher,highaccuracyandhi曲dynamicperformancefordrivesystemofrollingmillisrequiredintechnology．Becausethatelasticconnectionbetweenmotorandroller,phenomenonoftorsionalvibrationisubiquitousind

5、rivesystem，whentheloaddisturbanceshappen，especiallysteelentersroller．Thetorsionalvibrationnotonlywilllowerperformanceofdrivesystemofrollingmillandhampertheproductionofproductwithhighqualityandaccuracy,butalsoreducethefatiguelifeofdrivesystemofrollingmill，evendamagemechanic

6、alequipmentdestructivelyandthreatsafeproductionofdrivesystem．Tosolvethetorsionalvibrationofdrivesystemofrollingmill，thepapermadethemechanicalpartandtheelectricalpartasanintegratedsystemtoresearch．Proceedingwimphenomenonandcharacteristicoftorsionalvibration，thepaperhasmadet

7、herollingmillsystemcomposedofmainmotor,intermediateshaft，reducinggearbox，connectionshaft，workrollerandbackuprollerequaltoa“mass—springsystem’’consistedofsomeinertiacomponentsandelasticcomponentsthroughanalyzingmechanicaltransmissioncomponentsofdrivesystemofrollingmill．Then

8、thepaperhassimplifiedthismass-springsystemtoatwo—masssystemwhosemathematicalmodelhasbeenb