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基于故障补偿机制的冷轧厚控系统自适应反步控制

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燕山大学学报 2022年第1期46卷 46-55页

作者：王建波王芳华长春燕山大学理学院河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

针对具有传感器故障、外界扰动和测量时延的冷带轧机液压厚度控制系统,提出基于自适应补偿机制的反步控制策略。首先,将该系统模型转化为严反馈系统,并将系统中的测量延迟转化为输入时延。其次,针对输入时延设计补偿系统并设计自适应补... 详细信息

针对具有传感器故障、外界扰动和测量时延的冷带轧机液压厚度控制系统,提出基于自适应补偿机制的反步控制策略。首先,将该系统模型转化为严反馈系统,并将系统中的测量延迟转化为输入时延。其次,针对输入时延设计补偿系统并设计自适应补偿机制处理传感器故障。进一步,引入时变正切型障碍Lyapunov函数保证系统的输出误差约束。再次,利用Lyapunov稳定性理论证明系统的半全局一致有界稳定性。最后,利用仿真验证了所设计控制器的有效性。

关键词：输入时延冷带轧机神经网络反步控制传感器故障

单机架冷带轧机高精度液压厚度自动控制(AGC)系统研制

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中国科技奖励 2008年第9期16卷 47-47页

作者：王益群方一鸣姜万录张齐生张伟陈刚陈哲宇任守则李平张步坤潘俊中国机械工程学会流体传动与控制分会浙江大学流体传动及控制国家实验室学术委员会 <机械工程学报> <中国机械工程> 中国工程机械学报> <液压与气动>

主要获奖项目简介冷轧带材纵向厚度控制精度是板厚、板形两大质量指标之一。液压AGC系统是控制板带材厚度的关键技术。燕山大学王益群教授课题组是一个机电液综合的大型课题组,长期致力于轧机自动化领域的理论及应用研究,在液压AGC研究... 详细信息

主要获奖项目简介冷轧带材纵向厚度控制精度是板厚、板形两大质量指标之一。液压AGC系统是控制板带材厚度的关键技术。燕山大学王益群教授课题组是一个机电液综合的大型课题组,长期致力于轧机自动化领域的理论及应用研究,在液压AGC研究方面,先后获3项国家自然基金资助,2003年初,河南鸽瑞复合材料公司决定由燕山大学王益群课题组负责核心技术——液压AGC研制，以开发一台650冷带轧机。

关键词：液压AGC系统厚度自动控制冷带轧机高精度单机架燕山大学课题组获奖项目

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广带总厂建成800mm全液压冷带轧机

轧钢 1994年第6期 50-50页

IGC650HCW冷带轧机成套设备研制及关键技术

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机电工程 2001年第1期 26-26页

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UCMW冷连轧机组各架中间辊端部辊形

北京科技大学学报 2009年第2期31卷 240-243页

作者：张清东李博北京科技大学机械工程学院北京100083

针对UCMW冷带轧机板形控制中存在的两类耦合问题——边降与平坦度的控制耦合以及工作辊弯辊与中间辊弯辊的调控功效耦合,定义了描述耦合度的参数以量化其耦合程度,提出通过设计中间辊端部辊形实现对两类耦合问题的解耦思路,并以某1550U... 详细信息

针对UCMW冷带轧机板形控制中存在的两类耦合问题——边降与平坦度的控制耦合以及工作辊弯辊与中间辊弯辊的调控功效耦合,定义了描述耦合度的参数以量化其耦合程度,提出通过设计中间辊端部辊形实现对两类耦合问题的解耦思路,并以某1550UCMW冷连轧机为对象进行了中间辊端部辊形设计.仿真计算结果表明,利用所设计的中间辊端部辊形可以在一定程度上化解两类耦合问题的耦合关系,且可以进一步优化改善轧机的板形控制性能,达到提高实物板形质量的目的.

关键词：冷带轧机辊形板形控制中间辊耦合

具有输入饱和的轧机电液伺服系统多模型切换自适应控制研究

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具有输入饱和的轧机电液伺服系统多模型切换自适应控制研究

作者：许衍泽燕山大学

学位级别：硕士

电液伺服系统是冷带轧机厚度控制系统的关键组成部分，其动静态性能对带材的精度和质量具有重要影响。然而，电液伺服系统本身具有非线性、参数不确定性以及外部干扰，尤其在轧机电液伺服系统的实际工况中，弹性负载刚度系数和外负载力... 详细信息

电液伺服系统是冷带轧机厚度控制系统的关键组成部分，其动静态性能对带材的精度和质量具有重要影响。然而，电液伺服系统本身具有非线性、参数不确定性以及外部干扰，尤其在轧机电液伺服系统的实际工况中，弹性负载刚度系数和外负载力会发生跳变从而引起系统结构的变化，影响系统的控制性能。此外，伺服阀流量受限等饱和问题也是系统存在的不容忽视的问题，这些问题增加了控制系统设计的难度。因此，为提高轧机电液伺服系统的控制性能，本文针对系统存在的上述问题进行多模型切换自适应控制的研究。本文的主要工作如下：首先，简要介绍电液伺服位置系统的结构及原理，并给出了系统常规的数学模型，然后考虑轧机电液伺服系统参数跳变现象，给出系统的切换多模型集。其次，考虑系统中存在的输入饱和问题，提出一种自适应Backstepping控制策略。该策略通过引入双曲正切函数处理饱和问题，取得了良好的控制效果;但是Backstepping方法存在“项爆炸”问题，而且由于考虑了饱和特性，控制器的设计较复杂。因此作为改进，又提出一种自适应动态面控制策略，该策略极大简化了控制器的设计。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。第三，针对系统中存在的参数跳变和输入饱和问题，提出一种基于共同时变滑模面的多模型切换抗饱和控制策略。该策略利用时变滑模控制避免了传统滑模控制的到达阶段，使整个系统在运行过程中具有全局鲁棒性;采用多模型切换控制方法解决了参数跳变问题;并运用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。最后，考虑系统中存在的状态不完全可测、参数跳变及输入饱和问题，提出一种基于观测器的抗饱和多模型切换控制策略。该策略针对不可测状态设计了观测器，并利用模糊逻辑对系统总的不确定性进行逼近;采用动态面技术设计了各子系统的抗饱和控制器。通过选择随工况变化且可直接测量的负载压力作为切换依据，保证子控制器的准确切换，实现了对系统的有效控制。

关键词：冷带轧机电液伺服系统输入饱和多模型切换控制自适应控制动态面控制时变滑模控制

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轧机液压伺服系统多模型切换自适应控制研究

轧机液压伺服系统多模型切换自适应控制研究

作者：邵彭真燕山大学

学位级别：硕士

液压伺服系统是现代冷带轧机板厚板形控制系统的关键组成部分，其动、静态特性对带材精度具有重要影响。但是液压伺服系统具有较大的参数时变性、不确定性和非线性，尤其随着轧机压下过程而存在参数跳变：如轧机液压伺服系统力平衡方程... 详细信息

液压伺服系统是现代冷带轧机板厚板形控制系统的关键组成部分，其动、静态特性对带材精度具有重要影响。但是液压伺服系统具有较大的参数时变性、不确定性和非线性，尤其随着轧机压下过程而存在参数跳变：如轧机液压伺服系统力平衡方程中的弹性负载刚度系数和外负载力，在液压缸活塞接触到刚性负载前后存在从0到一个很大值的跳变，从而引起系统模型变化，影响系统性能。同时，轧机液压伺服系统中还存在控制输入受限的问题。因此，针对轧机液压伺服系统模型参数跳变以及控制输入受限问题进行多模型切换控制研究，可以提高液压伺服系统的稳定性，获得大范围工况下的动静态性能，提高被轧带材的精度和质量。该研究将进一步深化多模型切换控制在实践中的应用，可使理论成果面向实际，具有重要的研究意义。本文首先根据液压伺服系统中主要环节的机理方程推导出系统的数学模型。然后，针对轧机液压伺服模型参数的跳变以及系统存在的控制输入受限的问题，建立了相应的多模型集。其次，针对轧机液压伺服系统存在的参数跳变问题，提出了一种多模型切换自适应反步控制方法，利用反步法设计各个子系统的状态反馈控制器和不确定参数上界的自适应律，然后选择反步控制用到的Lyapunov函数作为整个切换系统的公共Lyapunov函数，保证了多模型切换系统在任意切换序列下的稳定性。然后和常规自适应反步控制进行了仿真对比。最后，考虑物理条件限制下的输入受限问题，给出了一种多模型切换反步滑模控制策略，在子系统控制器中显性地考虑了控制输入饱和特性，保证了在输入受限情况下系统的稳定性，并用公共Lyapunov函数法证明了切换系统的稳定性。最后通过仿真验证了该方法的有效性。

关键词：多模型切换控制液压伺服系统公共Lyapunov函数自适应反步控制控制输入饱和冷带轧机

基于阶比跟踪的带钢冷轧过程轧辊偏心信号分析

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机械工程学报 2015年第6期51卷 104-108页

作者：刘涛崔会宝陈刚燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室秦皇岛066004 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 秦皇岛066004

针对板带轧制厚度控制过程中轧辊偏心扰动难以在线测量和准确表达问题,提出新的系统解决方法。根据板带轧制原理,建立轧辊偏心在线软测量模型,通过采集得到的压下缸位移、轧制力、出口板厚等数据对轧制过程中的轧辊偏心信号进行计算,从... 详细信息

针对板带轧制厚度控制过程中轧辊偏心扰动难以在线测量和准确表达问题,提出新的系统解决方法。根据板带轧制原理,建立轧辊偏心在线软测量模型,通过采集得到的压下缸位移、轧制力、出口板厚等数据对轧制过程中的轧辊偏心信号进行计算,从而解决轧辊偏心难以在线测量的问题。为解决轧制过程速度变化带来的偏心信号频率和周期的变化问题,在轧辊偏心分析中,引入阶比跟踪技术计算角域等角度采样时标,通过拉格朗日插值计算实现角域重采样,把轧制过程数据的时间序列转化为轧辊转动等角度采样的角域序列。同时,通过厚度信号的角域平移,解决由板厚信号滞后带来的数据不匹配问题。利用小波滤波、相干时间平均法实现依据带钢冷轧过程数据进行轧辊角域偏心波形的分析和提取,为实现轧辊偏心的有效补偿打下基础。

关键词：阶比分析轧辊偏心冷带轧机相干平均

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十二辊板带冷轧机辊系特性分析

轧钢 2003年第2期20卷 52-54页

作者：吕晓兵高金林宁波宝新不锈钢有限公司浙江宁波315807

介绍了引进的十二辊宽板带冷轧机的辊系结构 ,对其系统特性进行了分析。并介绍了在生产实践中通过对系统结构不合理部分的改进 ,使窜动负荷大大降低 ,保证了正常生产。

关键词：冷带轧机十二辊轧机辊系结构板形控制