冷轧板镀锌线的张力控制

论文摘要

现代的镀锌工艺都是连续高速生产的,镀锌板需要处于一定的张力下才能保证生产的连续运行。张力控制是关系到镀锌板生产率和质量的一个最重要的控制指标。但是由于镀锌生产线中张力和速度存在着强耦合,严重影响了生产过程中速度和张力控制的控制效果。本文以本钢冷轧镀锌生产线为研究背景,详细分析了生产线的张力控制系统,推导了镀锌线张力系统的数学模型,并分别采用了逆系统方法、神经网络逆系统方法、以及基于逆系统的内模控制方法对张力进行控制。针对镀锌线张力控制中张力与速度的耦合问题,本文采用了逆系统方法对张力系统进行控制。通过解析方法求出了原张力系统的逆系统,将求得的逆系统与原系统串连构成了伪线性系统,然后设计线性控制器对伪线性系统进行控制。仿真表明逆系统方法可以实现速度和张力的解耦控制。针对解析逆系统方法需要基于数学模型的缺点,本文采用了神经网络逆系统的方法对镀锌线的张力进行控制。通过对原张力系统的激励和信号采集,建立了原张力系统的神经网络逆系统,再代替解析逆系统对张力进行控制。仿真表明神经网络逆系统方法可以不依赖原系统的数学模型实现张力和速度的解耦控制。针对神经网络建立逆系统可能存在建模误差,本文在神经网络逆系统控制方法的基础上引入内模控制对镀锌线张力系统进行控制。通过理论分析内模控制可以在一定程度上消除建模误差,并且可以抑止外部干扰。仿真表明基于神经网络逆系统方法的内模控制可以取得更好的张力控制效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 张力控制的简介与方法
• 1.3 张力控制的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 镀锌线的张力控制系统分析
• 2.1 镀锌线的工艺介绍
• 2.2 镀锌线的控制系统
• 2.3 镀锌线的张力控制方法
• 2.3.1 变频器控制方式
• 2.3.2 镀锌线张力的分段和设定
• 2.3.3 镀锌线张力的控制方法分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 镀锌线张力系统的模型
• 3.1 镀锌线张力产生的原因
• 3.2 镀锌线张力模型的推导
• 3.2.1 连续性方程
• 3.2.2 库仑定律
• 3.2.3 张力模型推导
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于逆系统方法的镀锌线张力控制
• 4.1 逆系统方法的提出
• 4.1.1 反馈线性化
• 4.1.2 逆系统方法
• 4.2 逆系统方法概述
• 4.2.1 逆系统的定义
• 4.2.2 伪线性复合系统
• 4.2.3 可逆性判定定理
• 4.2.4 逆系统的结构
• 4.3 基于逆系统方法的张力控制
• 4.3.1 单段张力系统
• 4.3.2 多段张力系统
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于神经网络逆系统方法的镀锌线张力控制
• 5.1 神经网络逆系统方法的提出
• 5.2 神经网络逆系统的基本结构
• 5.3 神经网络逆系统的工程实现
• 5.4 神经网络逆系统方法在镀锌线张力控制中的实现
• 5.4.1 数据的采集
• 5.4.2 BP神经网络概述
• 5.4.3 BP神经网络逆系统的训练
• 5.4.4 仿真研究
• 5.5 本章小结
• 第六章 基于逆系统方法的内模控制在镀锌线张力控制中的应用
• 6.1 内模控制的简介
• 6.2 内模控制的性能分析
• 6.3 基于逆系统方法的内模控制
• 6.4 仿真研究
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢