[发明专利]典型工况下轧机垂直压下系统抗扰动控制方法

说明书

本发明公开一种典型工况下轧机垂直压下系统抗扰动控制方法，其在考虑模型参数未知与伺服阀执行死区的情况下，使用了一种指数趋近律的自适应参数估计与反步控制方法相结合的抗扰动控制器，将死区拆分为线性函数与分段函数，推导出了能够应对系统结构参数未知以及未知非对称死区的抗扰动控制器；仿真表明该控制器在保证系统闭环稳定性的同时，能有效抑制轧轧过程中负载突变对轧机压下系统造成的扰动，对板带材的高精度轧制具有重要意义。

技术领域

本发明涉及轧机控制领域，考虑了含有伺服阀轧机系统的非线性，并且针对非线性轧机系统进行控制技术研究，特别涉及一种考虑模型参数未知与伺服阀执行死区的典型工况下轧机垂直压下系统抗扰动控制方法。

背景技术

本发明专利所研究的是特种钢冷连轧机系统，由于目前发展先进制造业对特种钢质量要求不断提升，轧制工作环境中的各种扰动会使板带刚才产生过振动出现振痕，振痕严重影响板材质量。而常规的控制方法应用液压缸抑制扰动多将液压缸，多将液压缸当作一个一阶或二阶的线性环节，对轧机系统的建模通常也线性化处理，这在之前的生产是满足应用需求的，但是近年来提出的一系列计划对钢材的精度要求越发提高，原有控制方法已经无法满足先进制造业的发展。

为抑制扰动振动，将控制器评价指标定为不同扰动轧制力下工作辊的振动位移与速度。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种考虑模型参数未知与伺服阀执行死区的典型工况下轧机垂直压下系统抗扰动控制方法，在结构参数未知并且存在伺服阀执行死区的情况下，通过抗扰动控制方法实现系统达到稳定的状态；通过仿真验证了所提出的模型的正确性，所提出的控制器的有效性，从而满足了轧机系统的控制性能，达到轧机控制系统提高板材质量与精度的目的。

由于轧机系统具有典型的非线性，充分考虑液压缸的刚度非线性与电液伺服阀死区，针对该轧机在控制过程中的特点，考虑改变前后的刚度时变和伺服阀输入死区对系统控制性能的影响，提出了一种轧机模型的自适应控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、建立轧机垂直压下系统模型；

步骤2、考虑模型参数未知与伺服阀执行死区设计的自适应控制器；

步骤3、本发明所研究的控制器参数调节和仿真结果对比；

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：