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卷取机纠偏控制系统设计与仿真研究

作　者: 闫小伟
导　师: 杨洁明
学　校: 太原理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 卷取机跑偏控制全极点配置 Simulink Stateflow
分类号: TG333.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 275次
引　用: 3次
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内容摘要

本文以钢带卷取机为控制对象，以钢带卷取过程中的横向跑偏量为控制量，运用现代控制理论设计方法结合先进的基于计算软件MATLAB和Simulink的控制系统解决方案，设计卷取机电液伺服跑偏控制系统。卷取机是带钢生产线上的关键设备，要求有很高的卷取控制性能，包括快的响应速度和高的控制精度，钢卷边缘卷齐度要求≤±1mm。然而，由于钢带张力不适当或张力波动较大以及形状不均等各种原因，会对钢带卷取精度造成一定的影响。在实际生产中，常规控制技术只能取得一般的卷取效果，在卷取精度，鲁棒性，可靠性方面需进一步改进。本文采用状态反馈控制理论对卷取控制技术进行了研究，采取了针对控制对象的全极点配置控制算法。这种控制算法可以直接精确确定系统的响应速度和超调量，避免传统控制理论重复试探设计过程以及响应速度和超调间的妥协考虑，明显提高了系统响应速度和控制精度。同时，运用相关函数理论和有限状态机Stateflow分别单独设计控制对象增益值的辨识系统和调节系统，与设计出的观测器控制器有机结合，实现高性能卷取纠偏控制。通过仿真研究，该项技术的应用有效增强了系统鲁棒性，改善了系统的动态特性。

全文目录

第一章绪论  9-13
  1.1 本课题选题背景与意义  9
  1.2 卷取机跑偏控制综述  9-11
  1.3 本课题所完成的主要工作  11-13
第二章卷取机纠偏控制系统的组成及工作原理  13-17
  2.1 系统组成及工作原理  13-14
  2.2 对控制系统的基本要求  14-15
    2.2.1 控制对象有关参数  14
    2.2.2 对控制系统要求  14-15
  2.3 本章小结  15-17
第三章基于PID法的卷取纠偏控制系统设计  17-25
  3.1 系统数学模型  17-18
    3.1.1 伺服阀  17
    3.1.2 液压缸-负载环节  17-18
    3.1.3 光电传感器  18
  3.2 系统流量及压力校验  18-19
    3.2.1 负载压力  18-19
    3.2.2 负载流量  19
  3.3 系统调节品质分析  19-23
  3.4 本章小结  23-25
第四章基于极点配置-观测器法的卷取纠偏控制系统设计  25-47
  4.1 带观测器的控制系统设计  25-46
    4.1.1 调节器设计  25-33
    4.1.2 最小阶观测器设计  33-40
    4.1.3 控制器-最小阶观测器的传递函数  40-43
    4.1.4 带观测器的控制器设计  43-46
  4.2 本章小结  46-47
第五章卷取机纠偏控制系统性能优化  47-69
  5.1 纠偏系统控制对象增益值辨识  48-55
    5.1.1 相关分析原理及其应用  48-51
    5.1.2 控制对象增益辨识  51-55
  5.2 纠偏系统控制对象增益值调整  55-60
    5.2.1 有限状态机Stateflow  55-57
    5.2.2 增益调整逻辑实现  57-60
  5.3 纠偏系统控制对象输出信号过滤  60-67
  5.4 本章小结  67-69
总结与展望  69-71
参考文献  71-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间发表的学术论文  74

卷取机纠偏控制系统设计与仿真研究

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