本文關鍵詞：自抗擾控制理論研究及其在冷軋中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：冷軋生產(chǎn)過程具有多個相互獨立與相互關聯(lián)的控制系統(tǒng),這些系統(tǒng)都是復雜的非線性系統(tǒng),并存在著各種不確定性,因此研究不確定非線性系統(tǒng)的控制問題對實現(xiàn)冷軋生產(chǎn)過程的有效控制具有重要意義。非線性系統(tǒng)具有復雜性和多樣性,針對不同的非線性系統(tǒng),已提出的不同控制方法往往基于系統(tǒng)具體的數(shù)學模型,限制了此類算法在工程中的廣泛應用。自抗擾控制技術是一種實用的非線性控制方法,不依賴于被控系統(tǒng)的內(nèi)部機理和外擾規(guī)律,能夠?qū)ο到y(tǒng)中不確定非線性進行實時估計并給予主動補償,算法簡單可行易于在工程中實現(xiàn)。本文研究了一類不確定非線性系統(tǒng)的自抗擾控制問題,結(jié)合奇異擾動理論給出了非線性自抗擾控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析,并將自抗擾控制方法應用于冷軋生產(chǎn)過程控制。本文主要研究工作為： 1)針對一類可簡化為積分串聯(lián)型的不確定非線性系統(tǒng)自抗擾控制問題,通過構建具有奇異擾動特性的閉環(huán)系統(tǒng),基于奇異擾動理論給出了非線性自抗擾控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及理論證明。 2)針對統(tǒng)一混沌系統(tǒng),設計自抗擾控制方法,實現(xiàn)了對混沌系統(tǒng)的有效控制,并分析了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,給出了系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件。通過仿真研究驗證了該控制方法的有效性。同時,為探索自抗擾控制抑制軋制過程中混沌現(xiàn)象的問題奠定了基礎。 3)針對用于具有輸出噪聲的不確定非線性系統(tǒng),分析了輸出噪聲對擴張狀態(tài)觀測器性能及增益選取的影響,設計了可變增益擴張狀態(tài)觀測器,使擴張狀態(tài)觀測器在高增益時能夠?qū)ο到y(tǒng)狀態(tài)及不確定非線性進行實時估計,并在低增益時降低對高頻噪聲的敏感性,最后給出了可變增益擴張狀態(tài)觀測器的收斂性分析。 4)將自抗擾控制方法應用于軋機液壓伺服系統(tǒng)中,設計自抗擾控制器實現(xiàn)對液壓伺服系統(tǒng)的有效控制,并設計自抗擾同步控制系統(tǒng)實現(xiàn)軋機兩側(cè)液壓伺服系統(tǒng)的快速同步,通過頻域分析、數(shù)值仿真以及現(xiàn)場實驗驗證了自抗擾控制具有良好的控制效果。 5)以自抗擾控制技術為手段,探索軋機存在軋輥偏心擾動以及垂直振動情形下的板帶厚度控制問題。首先基于厚度計式厚度控制系統(tǒng)設計自抗擾重復控制器,在無需偏心信號幅值、相位等特征條件下實現(xiàn)對軋輥偏心擾動的有效補償,減小板帶出口厚度波動；其次考慮軋機垂直振動情況下的板厚問題,建立由液壓伺服系統(tǒng)、輥系動態(tài)系統(tǒng)以及軋制過程模型構成的軋機板厚系統(tǒng)模型,并基于此模型設計自抗擾串級控制系統(tǒng),提高板帶厚度的控制精度。最后通過仿真研究驗證了自抗擾控制方法的有效性。
【關鍵詞】：自抗擾控制 奇異擾動 不確定非線性系統(tǒng) 擴張狀態(tài)觀測器 冷軋機
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG335.12;TP13
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 引言12-27
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 非線性系統(tǒng)控制綜述13-17
• 1.2.1 非線性系統(tǒng)分析方法14-15
• 1.2.2 非線性系統(tǒng)設計方法15-17
• 1.3 自抗擾控制技術綜述17-21
• 1.3.1 傳統(tǒng)PID控制的優(yōu)缺點18
• 1.3.2 自抗擾控制技術發(fā)展歷史18-20
• 1.3.3 自抗擾控制技術研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 冷軋厚度控制綜述21-24
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點24-26
• 1.6 論文結(jié)構26-27
• 2 非線性自抗擾控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究27-68
• 2.1 奇異擾動理論基礎27-30
• 2.2 SISO不確定非線性系統(tǒng)的自抗擾控制30-44
• 2.2.1 問題描述31-32
• 2.2.2 控制算法設計及穩(wěn)定性分析32-38
• 2.2.3 數(shù)值仿真38-44
• 2.2.4 小結(jié)44
• 2.3 MIMO不確定非線性系統(tǒng)的自抗擾控制44-54
• 2.3.1 問題描述45-46
• 2.3.2 控制算法設計46-50
• 2.3.3 數(shù)值仿真50-54
• 2.3.4 小結(jié)54
• 2.4 統(tǒng)一混沌系統(tǒng)的自抗擾控制54-67
• 2.4.1 問題描述56-57
• 2.4.2 控制算法設計及穩(wěn)定性分析57-63
• 2.4.3 數(shù)值仿真63-67
• 2.4.4 小結(jié)67
• 2.5 本章小結(jié)67-68
• 3 用于具有輸出噪聲系統(tǒng)的可變增益擴張狀態(tài)觀測器68-82
• 3.1 問題描述69-73
• 3.2 可變增益擴張狀態(tài)觀測器及其收斂性分析73-78
• 3.2.1 可變增益擴張狀態(tài)觀測器73-74
• 3.2.2 收斂性分析74-78
• 3.3 數(shù)值仿真78-81
• 3.4 本章小結(jié)81-82
• 4 軋機液壓伺服系統(tǒng)自抗擾控制82-104
• 4.1 軋機液壓伺服系統(tǒng)自抗擾控制82-93
• 4.1.1 問題描述83-84
• 4.1.2 控制算法設計及分析84-90
• 4.1.3 仿真研究90-92
• 4.1.4 小結(jié)92-93
• 4.2 軋機兩側(cè)液壓伺服系統(tǒng)自抗擾同步控制93-103
• 4.2.1 問題描述93-95
• 4.2.2 控制算法設計95-97
• 4.2.3 仿真和實驗研究97-102
• 4.2.4 小結(jié)102-103
• 4.3 本章小結(jié)103-104
• 5 冷軋機板厚系統(tǒng)自抗擾控制104-130
• 5.1 軋輥偏心自抗擾重復補償控制104-111
• 5.1.1 GM-AGC系統(tǒng)中軋輥偏心補償控制105-106
• 5.1.2 自抗擾重復補償控制器設計106-108
• 5.1.3 仿真研究108-111
• 5.1.4 小結(jié)111
• 5.2 軋機振動下板厚系統(tǒng)動態(tài)模型及自抗擾控制111-129
• 5.2.1 軋機振動下板厚系統(tǒng)動態(tài)模型113-121
• 5.2.2 軋機振動下板厚系統(tǒng)自抗擾控制121-124
• 5.2.3 仿真研究124-129
• 5.2.4 小結(jié)129
• 5.3 本章小結(jié)129-130
• 6 結(jié)論130-134
• 6.1 論文工作總結(jié)130-131
• 6.2 有待繼續(xù)研究的內(nèi)容131-134
• 參考文獻134-149
• 作者簡歷及在學研究成果149-152
• 學位論文數(shù)據(jù)集152

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：自抗擾控制理論研究及其在冷軋中的應用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：361695