軋機(jī)HAGC系統(tǒng)辨識(shí)與魯棒控制研究.pdf

1、液壓伺服系統(tǒng)是目前工業(yè)、軍事、航空航天等領(lǐng)域裝備中的關(guān)鍵部件，其靜、動(dòng)態(tài)特性直接影響到設(shè)備的性能。隨著對(duì)其動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)、輸出功率密度和精度的要求不斷提高，其結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能以及負(fù)載擾動(dòng)、參數(shù)變化等不確定性因素的影響已成為不可忽略的問(wèn)題，這些問(wèn)題對(duì)液壓伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制設(shè)計(jì)提出了巨大的挑戰(zhàn)。本論文依托國(guó)家重大科研項(xiàng)目，面向重大工程的實(shí)際需求，從液壓伺服系統(tǒng)的機(jī)理建模和魯棒參數(shù)辨識(shí)、控制方法設(shè)計(jì)到原理樣機(jī)實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面展開(kāi)研究，旨在通過(guò)魯棒

2、迭代控制來(lái)提高液壓伺服系統(tǒng)的性能，使其滿(mǎn)足制造和裝配領(lǐng)域設(shè)備日益苛刻的性能需求。
　　本文針對(duì)具有不確定性的軋機(jī)HAGC液壓伺服系統(tǒng)，圍繞其動(dòng)力學(xué)建模與魯棒控制中的關(guān)鍵問(wèn)題，采用理論推導(dǎo)-仿真分析-實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法，建立了軋機(jī)HAGC系統(tǒng)的參數(shù)化數(shù)學(xué)模型，研究了基于已知模型的魯棒迭代學(xué)習(xí)控制器，并通過(guò)搭建相關(guān)測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了驗(yàn)證。在分析了軋機(jī)HAGC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和體系特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了軋機(jī)HAGC的機(jī)理模型，針對(duì)系統(tǒng)的不確

3、定性，提出了一種基于Hardy空間的二段式非線(xiàn)性魯棒辨識(shí)方法，得到一個(gè)參數(shù)待估的可行參數(shù)集合，建立其含參數(shù)不確定性的系統(tǒng)模型集，確保真實(shí)系統(tǒng)落在該模型集中。為了實(shí)現(xiàn)高精度高效率的運(yùn)動(dòng)，提出了一種基于斜坡正弦波函數(shù)的平滑軌跡規(guī)劃方法，可以綜合考慮系統(tǒng)的快速性和平穩(wěn)性。
　　針對(duì)液壓伺服系統(tǒng)重復(fù)性工作空間，引入了反饋-前饋形式的迭代學(xué)習(xí)算法，設(shè)計(jì)了基于脈沖響應(yīng)矩陣的迭代學(xué)習(xí)控制策略，使迭代學(xué)習(xí)控制器能夠更好地反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，并且根據(jù)

4、系統(tǒng)的誤差輸出來(lái)求取所需的控制量，刷新到迭代學(xué)習(xí)前饋指令中。綜合考慮液壓伺服系統(tǒng)模型的不確定性和系統(tǒng)穩(wěn)定性指標(biāo)、抗干擾指標(biāo)，研究了基于定量反饋理論的液壓伺服系統(tǒng)魯棒控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。討論了適合液壓伺服系統(tǒng)的迭代學(xué)習(xí)控制器(ILC)的設(shè)計(jì)方法，提出了一種基于H∞法的魯棒ILC設(shè)計(jì)方法，分析了該方法的可解性，推導(dǎo)出了誤差收斂的充要條件。魯棒ILC方法不僅將迭代學(xué)習(xí)控制器的綜合問(wèn)題轉(zhuǎn)化為H∞最（次）優(yōu)控制器的綜合問(wèn)題，還可通過(guò)選擇適當(dāng)權(quán)函數(shù)，明

5、確處理過(guò)程中不確定性因素。魯棒ILC方法可通過(guò)μ綜合方法來(lái)進(jìn)行求解，使學(xué)習(xí)性能最大化。根據(jù)所提出的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出了標(biāo)稱(chēng)ILC和魯棒ILC，在實(shí)驗(yàn)中分別執(zhí)行了這兩種ILC，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)兩種ILC進(jìn)行了對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　本文的研究成果成功地應(yīng)用于軋機(jī)液壓自動(dòng)厚度控制(Hydraulic Automatic GaugeControl，HAGC)，完成了HAGC測(cè)試平臺(tái)的搭建和控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，并在