[发明专利]一种连铸机结晶器的复合振动控制系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金行业中连铸技术领域，更具体地说，涉及一种连铸机结晶器的复合振动控制系统及其控制方法。

背景技术

连铸生产工艺由于其成本低、效率高、操作灵活以及产品质量好等特点，在钢铁行业中得到了广泛应用。结晶器是连铸机的关键设备，结晶器振动是连铸工艺的核心技术，它直接影响着钢坯的成型和钢坯的质量。结晶器振动装置是与结晶器相连的振动机构，它的作用是防止钢坯坯壳与结晶器铜板黏连，同时获得良好的铸坯表面，因此对结晶器振动控制系统就提出了更高的要求。结晶器非正弦振动是近年来发展成熟并逐渐应用于连铸生产的一项新的振动技术，其振动波型突破了传统正弦振动的限制。目前，非正弦振动大多是通过基于电液伺服的液压振动装置实现。与传统的机械振动装置相比，液压振动系统具有响应速度快、振动精度高、振动参数在线可调等优点，可很好地满足高速连铸对结晶器振动控制的要求，因此，液压振动装置得到了广泛应用。结晶器振动是一个周期性重复运动的过程，这一性质比较适合采用迭代学习控制方案。迭代学习控制可以高精度的跟踪给定，已成为目前实现智能控制的一种重要而又有效的形式，在工业控制方面取得了较好的效果。但迭代学习控制主要问题之一是鲁棒性问题，需要满足稳定控制的充分条件，而该条件与动态过程参数有关，由于连铸生产工况环境是不断变化的，即实际动态过程中存在着各种不确定的扰动、偏差，导致鲁棒性问题尤为突出。

中国专利申请，申请号为201410230888.8，专利公开号CN103968924A，公开日2014年8月6日。公开了一种基于多阶段控制的配料称重控制方法。该方法将配料称重过程划分为三个阶段，并采用不同的控制方式进行控制，具体过程如下：第一阶段：快速给料阶段，当实际下料量小于或等于第一阶段重量值时，对任何物料都以同一恒定最大速度进行快速配料；第二阶段：精确称量阶段，采用常规PID控制器进行控制；第三阶段：预测落差阶段，采用迭代学习控制方式进行控制，计算给出的关闭提前控制量，并相应地调节给料速度。本发明较好的解决了物料配料称重速度与精度相互矛盾的问题。但该方法并未解决本发明所要解决的鲁棒性问题。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有的迭代学习控制由于连铸生产工况环境的不断变化，即实际动态过程中存在着各种不确定的扰动、偏差，导致鲁棒性不稳定尤为突出的问题，本发明提供一种连铸机结晶器的复合振动控制系统及其控制方法。它在系统前馈环节上加入可靠性较高的PID控制器，系统的抗干扰性能强和鲁棒性稳定，迭代学习的收敛速度快，效率高。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种连铸机结晶器的复合振动控制系统，包括内环控制器和外环控制器；内环控制器包括控制器、伺服阀放大器、伺服阀、液压装置、位移传感器，所述的控制器、伺服阀放大器、伺服阀、液压装置、位移传感器依次连接并形成闭环，外环控制器包括期望轨迹存储器、迭代学习控制器、控制存储体，期望轨迹存储器和迭代学习控制器连接、迭代学习控制器连接控制存储体和控制器。

更进一步的，所述的控制器为数字PID型控制器。

采用上述的一种连铸机结晶器的复合控制系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)、设置k，k为连铸机结晶器振动次数，置k＝0，给定并存储被控对象的期望输出值y_d(t)，给定初始控制输入u_o(t),(t∈[0,T])，T为控制周期，被控对象为连铸机结晶器；

(2)进行初始定位操作，使系统的初始状态定位于x_k(0),初始输出定位于y_k(0)；

(3)连铸机结晶器按照初始控制输入u_o(t)进行振动，到达u_k(t),(t∈[0,T])控制被控对象，并开始重复操作，同时采样并存储系统输出y_k(t),(t∈[0,T])；

(4)外环控制器通过迭代学习控制器进行迭代计算，当k次迭代计算时，u_k(t)控制输入u_k+1(t)通过引入前一次t时刻的控制输入u_k(t)和位移误差量e_k+1(t)＝y_d(t)-y_k(t)获得，前一次t时刻的控制输入u_k(t)存储在控制存储体中，通过学习律得到新的控制输入u_k+1(t),(t∈[0,T]),存储新的控制输入；