板带轧机主传动系统机电振动非线性控制研究

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1、中图分类号：TP273论文编号：2017311111UDC：密级：公开硕士学位论文板带轧机主传动系统机电振动非线性控制研究作者姓名：罗前达学科名称：控制科学与工程研究方向：复杂系统的建模分析与控制学习单位：华北理工大学学制:2.5年提交日期:2017年12月15日申请学位类别：工学硕士导师姓名：张瑞成教授单位：华北理工大学电气工程学院论文评阅人：赵春祥研究员单位：唐山亿立科技有限公司王福斌副教授单位：华北理工大学电气工程学院论文答辩日期：2018年3月3日答辩委员会主席：赵春祥研究员关键词：主传动系统；非线性；轧机扭振；滑模控制；动态面控制；滤波器

2、唐山华北理工大学2018年3月ResearchonElectromechanicalVibrationNonlinearControlofStripRollingMillMainDriveSystemDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringbyLuoQianda(ControlScienceandEngin

3、eering)Supervisor:ProfessorZhangRuichengMarch,2018独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须

4、按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：□自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要带钢轧制是钢铁工业生产中的重要环节。由于生产环境和工况复杂，往往会产生多种扰动影响带钢质量。其中，轧机主传动系统的非线性机电振动是亟待解决的问题。针对轧机主传动单质量模型含延时非线性因素，设计了基于ESO的动态滑模控制器。通过ESO估计系统的状态和综合扰动项，

5、并将综合扰动项的估计值直接补偿到动态滑模控制器中，避免了在系统综合扰动项的上下界时的估计误差对控制效果的影响。同时，二阶段收敛的特点有效的缓解了滑模控制器的抖振问题。仿真结果表明，动态滑模控制器能够将系统的响应速度有效提高到0.4s左右，动态速降降低到5%以内，同时对于参数摄动具有很强的鲁棒性。针对轧机主传动二质量模型含变频谐波和负载谐波的问题。为了同时消除两种谐波对机电振动的影响，在原有控制结构的基础上，将自适应陷波滤波器级联构造了多频率滤波器。通过MATLAB仿真验证了该滤波器能够将变频谐波和负载谐波的干扰强度均降低一倍以上，同时系统扭转振动的

6、幅度也从1.5rad/s降低到0.2rad/s。与单频率陷波滤波器相比，该滤波器能够有效的滤除多个频率的谐波的影响。针对轧机主传动二质量模型含非线性间隙和黏滑摩擦的问题，设计了基于ESO的动态面控制器（DSC）。利用ESO估计系统的状态和综合扰动项，并将综合扰动项的观测结果作为补偿输入到动态面控制器中。通过设计DSC的每一步虚拟控制量得到最终的控制律，并利用TD微分器避免了“复杂性爆炸”问题。仿真结果表明，DSC控制器能够有效的解决间隙因素对机电振动的影响，与自抗扰控制方法相比，系统的响应时间减小到0.7s左右，同时降低了3.5%的超调量，为轧机间

7、隙系统的扭振抑制提供了新的思路。图39幅；表2个；参53篇。关键词：主传动系统；非线性；轧机扭振；滑模控制；滤波器；动态面控制分类号：TP273-I-华北理工大学硕士学位论文AbstractStriprollingisanimportantproductionlinkinthesteelindustry.Intherollingprocess,duetotheproductionenvironmentandcomplexconditions,avarietyofdisturbanceareproducedandaffectthestripquali

8、ty.Amongthem,therollingmillmaindrivesystemnonlinearelectromec