粗轧主传动扭振抑制的研究

论文摘要

轧机的传动系统是一个由主电机、连接轴、工作辊、支承辊等组成的“质量弹簧系统”,由于电机和轧机轧辊之间弹性连接轴的存在,当负载发生扰动尤其是在轧机咬钢、抛钢等过程中,传动系统会产生扭振现象。扭振不但会降低轧机传动系统的动态性能,还会减少轧机传动系统的使用寿命,是获得高质量产品的一大障碍。本文以2300mm热连轧生产线粗轧主传动系统为研究对象,将传动系统中的机械部分和电气部分作为一个整体来研究。将一个由主电机、连接轴、工作辊、支撑辊组成的轧机系统,等效成由若干惯性部件和弹性部件构成的“质量弹簧系统”。然后将该质量弹簧系统简化成二质量系统,并利用动力学方程建立其数学模型,在此基础上分析了轧机传动系统产生扭振现象的原因。论文推导了外扰模型前馈控制系统的数学模型,分析了其抑制轧机扭振的原理。但是由于系统的模型经过简化、含有非线性环节且参数具有不确定性,因此该控制方式依然无法消除外扰力矩对速度的影响且鲁棒性差,从而不能从根本上抑制扭振。本文利用神经网络对非线性映射良好的逼近功能及在线自学习自调整的自适应性,采用了一种基于神经网络的自适应逆控制方式并对该控制方法进行了仿真。仿真结果表明：基于神经网络的自适应逆控制器具有良好的控制效果,且鲁棒性较强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题研究的背景及意义
• 1.2 轧机传动扭振控制技术的发展现状
• 1.3 自适应逆控制理论研究现状
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 轧机传动系统的扭振分析
• 2.1 轧机传动系统的扭振现象
• 2.1.1 轧钢过程中的扭振现象
• 2.1.2 传动控制系统引起的扭振现象
• 2.2 轧机扭振机理分析
• 2.2.1 轧机扭振现象发生的原因
• 2.2.2 轧机传动控制系统建模
• 2.2.3 二质量系统模型
• 2.2.4 轧机传动扭振模型分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 粗轧主传动扭振方法研究
• 3.1 粗轧主传动系统介绍
• 3.2 带钢轧制过程分析
• 3.2.1 带钢轧制稳态过程分析
• 3.2.2 带钢轧制扰动过程分析
• 3.3 外扰模型前馈控制（SFC）
• 3.3.1 外扰模型前馈控制介绍
• 3.3.2 外扰模型前馈控制系统的稳态误差分析
• 3.4 轧机传动系统试验平台的搭建
• 3.4.1 实验平台控制系统组成
• 3.4.2 实验平台控制系统设计
• 3.5 系统仿真及结果分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于自适应逆控制的轧机扭振抑制研究
• 4.1 逆系统
• 4.2 基于Interactor算法的可逆性判定
• 4.2.1 系统可逆性判定定理
• 4.2.2 Interactor算法
• 4.2.3 粗轧主传动系统可逆性判定
• 4.3 轧机扭振控制系统设计
• 4.3.1 神经网络的建模方法
• 4.3.2 神经网络逆建模
• 4.3.3 神经网络模型辨识
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统仿真及结果分析
• 5.1 系统仿真
• 5.1.1 阶跃响应实验
• 5.1.2 鲁棒性试验
• 5.2 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢