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热镀锌线气刀的控制研究

作　者: 王磊
导　师: 陈雪波
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 热镀锌气刀控制 IMFAC 大滞后
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 17次
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内容摘要

随着科技的发展,热镀锌板目前呈现生气勃勃的发展景象,钢板镀锌不但能有效解决腐蚀问题,而且根据所镀锌层厚度的不同,广泛的应用于各个领域。在热镀锌板生产过程中,气刀控制的精确程度直接决定着镀锌板的质量和应用。镀锌过程是一个复杂的过程,存在着非线性、多变量、大滞后的特点,这些特点使得基于数学模型的控制方法难以获得满意的控制效果。PID控制器具有原理简单,使用方便,控制效果好的优点,但它的参数需要依靠人的经验进行人工整定,系统越复杂,参数越难得到优化整定,控制效果越差;Simth预估器能对大滞后系统进行很好的控制,被控对象的模型越精确控制效果越好,但实际的工业过程很难建立起一个精确的数学模型;无模型自适应控制理论不需要被控对象的数学模型,只需通过输入输出数据就能准确把握过程对象的动态特征,并以此来设计控制器。热镀锌是一个复杂的非线性、多变量的过程,同时由于测厚仪安装位置的靠后,又具有大滞后的特性。影响锌层厚度的因素有很多,通过对现场数据的整理分析,可以得到各因素对锌厚影响的一般性规律,但是很难建立一个接近于实际的数学模型,所以常规的控制方法很难得到满意的控制效果。针对被控对象的这些特点,本文提出了如下解决方案:(1)采用无模型自适应理论为思想,通过对无模型自适应算法的研究,设计了多输入单输出的MFA控制器;(2)讨论了控制系统常用的几种抗滞后算法的优缺点,提出了一种改进的无模型自适应算法,并以此作为预估器来预测控制器下一时刻的输出;(3)把抗滞后算法与MFA控制器结合起来,并在LabView软件中实现了编程,用现场数据验证了此控制器的控制效果。仿真结果表明,本文设计的抗滞后无模型自适应控制器克服了没有被控对象数学模型的缺陷,综合了Smith预估器对滞后系统的控制优点,不但超调量小、响应快、控制精度高,而且具有很强的抗干扰能力,对大滞后的锌层厚度自动控制系统有着很好的控制效果。

全文目录

中文摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1. 绪论  11-16
  1.1 选题背景及意义  11-12
  1.2 气刀控制现状  12-14
  1.3 本文的主要内容  14-16
2. 控制对象分析  16-24
  2.1 气刀概述  16-17
    2.1.1 气刀的由来  16
    2.1.2 气刀的发展简史  16-17
  2.2 气刀结构  17-18
  2.3 各因素对锌厚的影响  18-21
  2.4 变量分析  21-22
  2.5 大滞后过程  22-23
  2.6 本章小结  23-24
3. 无模型自适应控制概况介绍  24-37
  3.1 自适应控制  24-26
    3.1.1 自适应控制系统的定义  24-25
    3.1.2 自适应控制系统的分类  25-26
  3.2 无模型自适应控制的基本结构  26-27
  3.3 无模型自适应控制算法  27-34
    3.3.1 一般离散时间非线性系统的动态时变性线性化方法  28-31
    3.3.2 无模型自适应控制律  31-34
  3.4 无模型自适应控制研究与应用现状  34-36
  3.5 本章小结  36-37
4. 大滞后系统常用控制算法研究  37-50
  4.1 PID 控制及仿真  37-41
    4.1.1 PID 控制原理  37-39
    4.1.2 PID 算法仿真  39-41
  4.2 Smith 预估控制及仿真  41-45
    4.2.1 Smith 预估算法  41-43
    4.2.2 Smith 预估控制算法仿真  43-45
  4.3 改进的无模型自适应控制算法  45-48
    4.3.1 非线性系统的动态线性化  45-46
    4.3.2 控制策略  46
    4.3.3 跟踪-微分器  46-47
    4.3.4 改进的无模型自适应控制（IMFAC）算法  47
    4.3.5 IMFAC 算法仿真  47-48
  4.4 几种算法的优缺点  48-49
  4.5 本章小结  49-50
5. 控制系统仿真  50-60
  5.1 系统设计  50-51
  5.2 前馈控制  51-55
    5.2.1 构想  52-53
    5.2.2 自适应过程  53-55
    5.2.3 前馈控制在LabView 中的实现  55
  5.3 反馈控制  55-57
  5.4 系统仿真  57-59
  5.5 本章小结  59-60
6. 总结  60-61
参考文献  61-63
附录  63-65
致谢  65-66
攻读学位期间工作目录  66

热镀锌线气刀的控制研究

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