[发明专利]典型工况下轧机垂直压下系统抗扰动控制方法

权利要求书

1.一种典型工况下轧机垂直压下系统抗扰动控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、建立非线性轧机垂直压下系统模型；

步骤2、考虑伺服阀的死区以及系统结构参数未知特性对抗扰动控制器的参数进行设置，获得抗扰动控制器的控制方案；

步骤3、通过计算机仿真，验证所述控制方案的有效性；

步骤1所述建立非线性轧机垂直压下系统模型，具体表述为：通过充分考虑模型参数未知与伺服阀执行死区的情况，建立起1/2轧机的垂直振动模型；

电液伺服阀作为典型的非线性伺服阀，其具有典型的死区非线性形式，建立考虑电液伺服轧机垂直压下系统的动力学模型为：

其中，m₁、m₂分别为工作辊质量、支撑辊与液压缸活塞的等效质量；F_var为工作辊受到的时变扰动轧制力；k₁、k₂分别为工作辊与支撑辊的等效刚度、支撑辊及液压缸与上机架之间的等效刚度；c_l为支撑辊液压缸等效质量块与上机架之间的阻尼；z₁、z₂分别为两质量块的振动位移；i_c为伺服阀输入控制电流；N(i_c)为液压缸输出的控制压力；

N(v)表示伺服阀输入电流与液压缸输出压力的死区关系，死区表述为：

其中，K_i为液压缸伺服阀系统的压力电流比例系数，因为一般由伺服阀内部结构决定，所以认为是一个常数；其中a_r、a_l≥0为死区的左右断点，一般情况下a_l≠a_r；在轧机轧辊快速转动过程中，轧机动态运转时会产生偏心，使得轧辊垂直方向质心位置变化，即m₁、m₂也产生变化，偏心使得系统受力情况的改变，弹力系数k₁、弹力系数k₂、阻尼力系数c_l与静态参数不同；将所有涉及参数都当作未知参数，而工作辊转动使得质心偏心呈现周期变化规律，因此刚度表达式为：k₁＝k₁₀+Δk₁sinωt；

能按如下方法将死区函数分为两个部分：

N(i_c)＝K(i_c)i_c+d(i_c) (4)

K(i_c)＝K_ii_c (5)

因此认为死区是由一个线性函数K(i_c)与一个时变函数d(i_c)构成的；

所述抗扰动控制方法的控制目标是设计控制电流i_c保证工作辊垂直振动位移z₁在收到扰动时保持最小，同时要保证整个系统所有信号满足李雅普诺夫渐进稳定；

步骤二所述的考虑伺服阀的死区以及系统结构参数未知特性设计抗扰动控制器，选取状态变量，令建立状态空间表达式如下：

其中，而d(i_c)与f是一个有界的时变函数，取D＝max|d(i_c)|，F＝max|f|；

因为控制目标是使工作辊的振动速度、位移在扰动下尽量小，认为理想参考轨迹为0；使用backstepping法设计控制器，使用反步法，递归每步误差求解电液伺服阀控制输入电流。