| 【中文题名】 | 预测控制在轧机液压AGC系统中的应用研究 |
| 【英文题名】 | Application Research of Prediction Control in Mill Hydraulic AGC System |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-12-25 |
| 【中关键词】 | 轧机,AGC,电液伺服系统,双线性模型,预测控制, |
| 【英关键词】 | roll mills,automatic gauge control,electro-hydraulic servo system bilinear mode,prediction control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统> |
| 【论文摘要】 | 由于轧机的自动化水平及现代工业对板带材的质量要求越来越高，因此对轧机的执行机构及控制系统性能提出了较高的要求。轧机液压板厚自动控制(Automatic Gauge Control，简称AGC)系统是现代化的轧机设备的核心技术。液压AGC系统主要由信号调节器、伺服放大器、电液伺服阀、液压缸、轧机辊系和传感器等组成，其中的液压器件具有高度非线性特点，其系统必然也具有高度的非线性。另外测厚仪的安装位置离轧制点之间有一段距离，实际测量的来料厚度和控制压下位置存在一定的时间延迟，系统中的时间滞后对控制系统有一定的影响。针对以上问题，本文建立了一个液压伺服系统非线性动态模型；并结合轧机的输入、输出及延迟时间等因素，提出预测控制策略。
本论文的第一章介绍了课题的研究背景及国内外发展状况，并详细介绍了选题的意义和主要研究的内容。第二章从理论上分析影响轧机出口厚度的几个主要因素，探讨了板厚控制的几个基本方式。第三章从液压轧机电液伺服系统的机理模型出发，建立了一个液压伺服系统非线性动态模型——双线性模型，并进行了仿真研究，在仿真模型的基础上，分析并比较了各种非线性因素对轧制过程中系统性能的影响。
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| 【论文题纲】 |
|
学位论文独创性说明 |
2 |
|
学位论文知识产权声明书 |
2-3 |
|
摘要 |
3-4 |
|
ABSTRACT |
4-9 |
|
1 绪论 |
9-15 |
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1.1 引言 |
9 |
|
1.2 课题背景 |
9 |
|
1.3 轧机厚度控制发展概述 |
9-12 |
|
1.3.1 板厚控制技术的发展概况 |
9-11 |
|
1.3.2 国内外发展现状 |
11-12 |
|
1.4 选题的意义及主要研究的内容 |
12-15 |
|
1.4.1 选题的意义 |
12-13 |
|
1.4.2 主要研究内容 |
13-15 |
|
2 轧机厚度自动控制原理 |
15-26 |
|
2.1 厚度控制的基本原理 |
15-21 |
|
2.1.1 液压伺服压下系统的控制结构分析 |
15-17 |
|
2.1.2 轧机的弹性变形与弹跳方程 |
17-18 |
|
2.1.3 轧件的塑性变形与塑性方程 |
18-19 |
|
2.1.4 轧机的弹塑性曲线 |
19 |
|
2.1.5 板带钢厚度波动的原因 |
19-21 |
|
2.2 板厚控制的基本方式 |
21-23 |
|
2.2.1 压下量调整 |
21-22 |
|
2.2.2 张力调整 |
22-23 |
|
2.2.3 轧制速度的调整 |
23 |
|
2.3 具体的AGC及实现的手段 |
23-24 |
|
2.3.1 直接测厚法AGC |
23 |
|
2.3.2 预控控制 |
23-24 |
|
2.3.3 辊缝闭环控制 |
24 |
|
2.3.4 压力反馈控制 |
24 |
|
2.3.5 张力式厚度自动控制 |
24 |
|
2.4 小结 |
24-26 |
|
3 冷轧机压下系统模型的建立 |
26-46 |
|
3.1 液压AGC系统的组成及控制原理 |
26-27 |
|
3.1.1 液压伺服压下系统的组成 |
26 |
|
3.1.2 液压伺服压下系统的控制原理 |
26-27 |
|
3.2 液压AGC系统的动态模型的建立 |
27-40 |
|
3.2.1 伺服放大器 |
27 |
|
3.2.2 电液伺服阀 |
27-29 |
|
3.2.3 液压缸流量连续性基本方程 |
29-31 |
|
3.2.4 轧机辊系基本方程 |
31-33 |
|
3.2.5 背压回油管道 |
33-34 |
|
3.2.6 位移传感器方程 |
34 |
|
3.2.7 控制调节器基本方程 |
34-40 |
|
3.3 液压AGC系统的动态仿真 |
40-45 |
|
3.3.1 理想状态下的出口厚度 |
41 |
|
3.3.2 入口厚度变化对各参数的影响 |
41-42 |
|
3.3.3 塑性刚度系数变化对各参数的影响 |
42-43 |
|
3.3.4 库仑力和支撑辊偏心的变化对缸位移的影响 |
43 |
|
3.3.5 回油管道长度变化对各参数的影响 |
43-45 |
|
3.4 小结 |
45-46 |
|
4 预测控制 |
46-61 |
|
4.1 预测控制系统概述 |
46 |
|
4.2 预测控制的基本特征 |
46-47 |
|
4.2.1 预测模型 |
46-47 |
|
4.2.2 滚动优化 |
47 |
|
4.2.3 反馈校正 |
47 |
|
4.3 预测控制的算法原理 |
47-52 |
|
4.3.1 DMC的预测模型 |
48-49 |
|
4.3.2 DMC的滚动优化 |
49-50 |
|
4.3.3 DMC的反馈校正 |
50-52 |
|
4.4 预测控制系统的参数设计 |
52-55 |
|
4.4.1 采样周期T与模型长度N |
52-53 |
|
4.4.2 优化时域P和误差权矩阵Q |
53 |
|
4.4.3 控制时域M |
53-54 |
|
4.4.4 控制权矩阵R |
54-55 |
|
4.5 基于状态预测观测器的离散时滞系统的多步预测控制 |
55-58 |
|
4.5.1 轧机液压AGC系统的多步预测控制(MPC)设计 |
55-56 |
|
4.5.2 系统性能分析 |
56-58 |
|
4.6 系统仿真 |
58-60 |
|
4.7 小结 |
60-61 |
|
5 预测控制在AGC系统中的实现方案 |
61-68 |
|
5.1 系统的设计要求 |
61 |
|
5.2 系统的操作实现 |
61 |
|
5.3 系统的硬件配置 |
61-66 |
|
5.4 预测控制实现方案 |
66-67 |
|
5.5 总体结构中的基本通讯 |
67 |
|
5.6 小结 |
67-68 |
|
6 结论 |
68-69 |
|
致谢 |
69-70 |
|
参考文献 |
70-73 |
|
附录 |
73 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.381447 |
