基于IL-SMO的交流轧机主传动系统的容错控制

作     者：张瑞成 王光宇 梁卫征 

作者机构：华北理工大学电气工程学院 

出 版 物：《控制工程》 (Control Engineering of China)

年 卷 期：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：河北省自然科学基金(F2018209201) 唐山市人才资助项目(B202302009) 唐山市科技局科技计划项目(22130213G) 

主　　题：交流电机 轧机主传动系统 迭代学习 滑模观测器 主动容错控制 

摘      要：针对交流电机传动轧机主传动系统的咬钢冲击故障，提出了一种基于迭代学习-滑模观测器 (iterative learning-sliding mode observer，简称IL-SMO)的主动容错控制方法。首先，考虑系统的外部干扰和测量噪声，建立了故障系统的机电耦合数学模型；其次，设计了迭代学习算法和滑模控制律结合的IL-SMO，在抑制外部扰动的前提下实现了对系统状态的快速跟踪以及对故障的精准估计；最后，基于故障估计信息设计了采用状态反馈方法的主动容错控制器。系统设计中利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式证明了误差动态系统的稳定性。通过对某带钢冷轧机主传动系统的仿真研究，验证了IL-SMO可以以0.28%的绝对误差跟踪系统状态，故障估计的相对误差为0.039%。最后通过对比实验，所设计的容错控制器可以在更短时间内使系统恢复到正常状态，且容错精度更高，验证了所提方法的有效性。