伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的連鑄結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)位移跟蹤控制研究.pdf

1、連鑄結(jié)晶器是連鑄生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，連鑄結(jié)晶器按期望的非正弦（或正弦）波形振動(dòng)對(duì)改善鑄坯質(zhì)量、提高拉坯速度具有重要的作用，連鑄結(jié)晶器非正弦振動(dòng)已被公認(rèn)為發(fā)展高效連鑄的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的連鑄結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)系統(tǒng)中存在的非線性和不確定性擾動(dòng)等問(wèn)題，進(jìn)行了連鑄結(jié)晶器振動(dòng)位移跟蹤控制方面的理論及仿真研究，并在熟悉實(shí)驗(yàn)室前期研制的連鑄結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了相關(guān)的控制程序，然后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)研究

2、。論文主要工作如下：
　　首先，介紹了連鑄結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的連鑄結(jié)晶器振動(dòng)位移系統(tǒng)的總體數(shù)學(xué)模型；并針對(duì)偏心軸轉(zhuǎn)角到結(jié)晶器位移非線性函數(shù)關(guān)系逆解的非唯一性，提出了一種一一對(duì)應(yīng)的映射函數(shù)關(guān)系，為后續(xù)章節(jié)的結(jié)晶器振動(dòng)位移跟蹤控制奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，針對(duì)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的連鑄結(jié)晶器振動(dòng)位移系統(tǒng)中存在減速比測(cè)量誤差、偏心軸機(jī)械零位初始偏差和負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)等問(wèn)題，提出一種基于預(yù)設(shè)性能的反步控制方

3、法，通過(guò)引入誤差轉(zhuǎn)換建立了系統(tǒng)的等效誤差模型，并利用Backstepping方法選擇合適的Lyapunov函數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)位置環(huán)預(yù)設(shè)性能控制器，從而保證系統(tǒng)的暫態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。此外，構(gòu)造非線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)時(shí)估計(jì)的偏心軸轉(zhuǎn)速和綜合擾動(dòng)，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制器的有效性。
　　然后，針對(duì)連鑄結(jié)晶器振動(dòng)位移系統(tǒng)的機(jī)理模型設(shè)計(jì)一種基于雙冪次趨近律和擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)的反步滑模控制器，采用一種具有二階滑模特性

4、且有限時(shí)間收斂的雙冪次趨近律以提高收斂速度和削弱抖振，并進(jìn)行了仿真對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的控制器能夠有效實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器位移的漸近跟蹤控制，保證結(jié)晶器的跟蹤精度和跟蹤速度，并對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)具有較強(qiáng)的魯棒性。
　　最后，在熟悉和完善原實(shí)驗(yàn)室研制的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的連鑄結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將該控制系統(tǒng)裝置應(yīng)用于宣化鋼鐵公司工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，并在實(shí)際的工作環(huán)境下對(duì)電機(jī)參數(shù)自整定、德馬克和李憲奎非正弦振動(dòng)波形給定及切換、有無(wú)位移傳感器模