液压AGC系统多级混合建模方法及控制性能研究

作     者：苏晓 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姜万录

授予年度：2018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] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：液压AGC系统 多级混合建模 非线性因素 智能优化算法 参数辨识 

摘      要：我国国民经济的高速发展推动着现代装备制造工业向着高效化、智能化方向发展,作为重要支柱产业的钢铁工业更是发展迅速,各行各业不断对冷轧板带材质量提出更高要求,其中厚度误差是衡量其好坏的重要标准。确保板厚精度的核心控制系统是液压厚度自动控制(AGC)系统,该系统具有控制精度高、响应速度快等显著特点,是现代机、电、液一体化系统的典范。因此,本文选取液压AGC系统进行研究,结合现场实时数据,对复杂非线性系统的混合建模方法进行研究,进一步提高模型精度,优化系统的控制性能。首先,本文详细分析了液压AGC系统的结构和功能,针对大型复杂系统非线性建模困难的问题,提出了多级混合建模方法,将液压AGC系统的工作过程分解成多个简单的子过程;其次,从机、电、液多学科角度出发,考虑系统的非线性因素,建立了基于状态空间方程的机理模型;再次,研究关键参数对系统性能的影响,重点关注了LuGre非线性摩擦模型,采用智能优化算法对未知参数进行准确辨识,并通过实验进行验证;最后,在MATLAB软件中搭建完整的液压AGC系统多级混合模型,优化PID控制参数,进一步改善系统控制性能,通过650轧机相关实验数据对仿真结果进行验证。本文针对液压AGC系统这类大型复杂非线性系统提出了一种全新的建模思路,机理模型结合参数辨识的多级混合建模方法大大降低了建模难度,提高了模型精度,使混合模型更接近于实际情况,为今后进一步研究优化系统的控制性能提供了理论依据。