【摘要】：隨著故障診斷與容錯控制的出現(xiàn)及應(yīng)用,系統(tǒng)運行的安全性和可靠性得到提高。近幾年來,故障診斷與容錯控制理論及應(yīng)用研究引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注,在航空航天、風(fēng)力發(fā)電等諸多領(lǐng)域取得了進展性成果,然而在鋼鐵行業(yè)的連鑄領(lǐng)域,其理論研究與實際應(yīng)用未見報道�；诖�,本文針對連鑄結(jié)晶器振動控制系統(tǒng)運行過程中可能出現(xiàn)的傳感器故障問題進行故障檢測以及主動容錯控制的理論與試驗研究,主要進行以下幾方面的工作:首先,針對伺服電機驅(qū)動的連鑄結(jié)晶器振動控制系統(tǒng),建立實際系統(tǒng)正常狀態(tài)下的近似數(shù)學(xué)模型,并對建模中存在的問題進行分析處理,根據(jù)設(shè)備運行過程中已經(jīng)出現(xiàn)過或可能出現(xiàn)的故障問題進行了歸納與總結(jié),同時建立控制系統(tǒng)的故障狀態(tài)空間模型,為后續(xù)章節(jié)的故障檢測以及容錯控制研究奠定了基礎(chǔ)。其次,針對連鑄結(jié)晶器振動控制系統(tǒng)傳感器故障問題,進行基于滑模觀測器的傳感器故障檢測方法研究,將輸出狀態(tài)與輸出濾波得到的狀態(tài)聯(lián)立形成新的增廣狀態(tài)空間系統(tǒng),進而可把體現(xiàn)在輸出方程中的傳感器故障轉(zhuǎn)化成體現(xiàn)在狀態(tài)方程中的虛構(gòu)執(zhí)行器故障,通過設(shè)計滑模觀測器,可得到傳感器發(fā)生故障時的估計值,通過仿真驗證所設(shè)計的滑模觀測器能夠達到故障檢測的目的。再次,針對連鑄結(jié)晶器振動控制系統(tǒng)位移傳感器故障問題,進行故障檢測與主動容錯控制的相關(guān)研究,通過引入?yún)⒖寄Ｐ?對系統(tǒng)輸出殘差進行基于范數(shù)的殘差評價,并設(shè)計容錯控制自調(diào)整機構(gòu),一旦檢測到位移傳感器故障,將切換給定位移曲線,并調(diào)整系統(tǒng)原閉環(huán)控制器和前饋控制器,以便保證系統(tǒng)在位移傳感器故障情況下依然能夠安全穩(wěn)定運行,并通過仿真驗證該方法的有效性。最后,針對伺服電機驅(qū)動的連鑄結(jié)晶器振動控制系統(tǒng)位移傳感器故障問題,在了解和掌握實驗室實驗平臺的基礎(chǔ)上,對實際工作環(huán)境下位移傳感器故障情況的切換容錯控制策略進行相關(guān)功能測試及試驗研究,并利用上位機監(jiān)控界面驗證所設(shè)計容錯控制功能的有效性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP273;TF341.6
【圖文】：

(2-8)所得式(2-8)為系統(tǒng)中伺服電機部分的狀態(tài)方程。圖2-2和圖2-3分別表示伺服電機驅(qū)動的連鑄結(jié)晶器實驗室發(fā)生裝置和振動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。減速器減速比用i 表示，減速器環(huán)節(jié)可等效為系數(shù)為1 i的比例環(huán)節(jié)；偏心軸部分已知 O 'O長度為e 9mm，與中軸角度表示為 ，系統(tǒng)運行時，O軸圍繞O 軸做圓周運動，進而連接C 點上下運動，考慮到O O 長度相對于O C 長度可忽略不計，則C 點和O點垂直位移相同，D 點固定

(1) 西門子 S7-400 PLC控制系統(tǒng)采用模塊化的西門子 ，利用背板總線實現(xiàn)幾大模塊間的通信功能，各個模塊在系統(tǒng)中分工明確，各司其職。其中，電源模塊PS407為西門子提供穩(wěn)定電源。CPU模塊441-2DP作為系統(tǒng)控制單元，負責處理過程數(shù)據(jù)以及執(zhí)行控制命令。通信模塊CP443-1負責與上位機交換數(shù)據(jù)�？刂葡到y(tǒng)核心部分是運算模塊FM458-1DP，利用CFC語言編寫控制系統(tǒng)的主要控制程序。EXM438-1是運算模塊的擴展模塊，主要工作是采集裝置拉坯速度和位移傳感器反饋信號以及引入數(shù)字開關(guān)量。圖 5-2 左所示為西門子 控制柜。(2) 伺服驅(qū)動器 S120伺服驅(qū)動器 同樣由模塊化部分組成，其各個模塊分別具有不同的功能：驅(qū)動器的控制部分為控制單元CU320-DP，主要負責聯(lián)結(jié)各個模塊并發(fā)送控制命令，有源接口模塊ALM負責對工業(yè)用電進行濾波，保證結(jié)晶器平穩(wěn)振動，有源電源模塊AIM 為系統(tǒng)的整流部分，電機模塊 DM 為系統(tǒng)的逆變部分。圖 5-2 右圖所示為伺服電機控制柜。

c) 接收程序設(shè)置圖 5-3 通信報文的設(shè)置(2) FM458 模塊通信設(shè)置在STEP7中設(shè)置需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度，來保證與CU320中收發(fā)數(shù)據(jù)對應(yīng)起來，具體方法為：在 軟件的 硬件配置 選項下選擇報文類型，定義成自由類型，選擇完畢將其收發(fā)數(shù)據(jù)長度與 長度保持統(tǒng)一。如圖 5-4 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2755592