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多机架拉丝机系统的开发及其最优控制方法的研究

作　者: 滕鑫
导　师: 吴爱国
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 四机架拉丝机系统数学模型张力调节器最优控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 53次
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内容摘要

在工业生产的很多行业,都要进行精确的张力控制,保持张力的恒定,以提高产品的质量。为了工业生产的需要,开发设计了一套多机架拉丝机的实验装置,并在此基础上建立了系统的数学模型,进而提出了一种最优控制策略,并对该控制策略进行了仿真研究与实验验证。论文首先对基于异步电机动态模型的矢量控制策略进行了深入分析,在此基础之上通过仿真结果与实验结果的比较,依据富士G11S变频装置采用的按转子磁链定向的矢量控制方式,建立了单机架变频调速系统的数学模型。通过分析拉丝过程的工作原理与几何关系,进一步建立了各机架之间用于微调张力的直线调节器的数学模型,最终建立了通过直线调节器耦合在一起的多机架拉丝机整体模型。为了满足拉丝机系统对金属丝张力波动最小的控制要求,论文基于最优控制理论,提出了一种无静差的恒张力控制策略,并对所得到的最优解作了工程近似处理,从而设计了适合于工程应用的拉丝机系统张力反馈调节器,并与常规PID调节器进行了对比,实验结果证明最优调节器下的张力波动明显小于常规PID,并且在系统的抗扰性方面也有明显的改善。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 课题的提出  7-8
  1.2 论文选题的研究现状  8
  1.3 本课题完成的主要工作  8-10
第二章四机架拉丝机系统  10-20
  2.1 拉丝机系统  10-11
    2.1.1 系统简介  10-11
  2.2 控制方案构成  11-17
    2.2.1 Quanser 数据采集卡及接口卡  11-13
    2.2.2 数字I/O  13-17
  2.3 软件平台简介  17-20
第三章变频调速系统的数学模型  20-37
  3.1 矢量控制系统  20-21
  3.2 按转子磁链定向  21-28
  3.3 按定子磁链定向  28-32
  3.4 按气隙磁链定向  32
  3.5 单机架简化模型及实际验证  32-37
第四章张力反馈系统及整机的数学模型  37-43
  4.1 直线调节器控制  37-41
    4.1.1 直线调节器工作原理  37-38
    4.1.2 直线调节器数学模型分析  38-41
  4.2 建立整机数学模型  41-43
第五章张力最优调节器的设计  43-56
  5.1 最优理论介绍  43
  5.2 张力最优调节器的选择  43-49
  5.3 张力最优调节器的设计  49-54
  5.4 工程实用数据处理  54-56
第六章系统运行结果分析  56-72
  6.1 张力控制系统动态性能及抗扰性仿真分析  56-61
  6.2 系统运行结果分析  61-72
    6.2.1 实际控制模型的设计  61-62
    6.2.2 实验结果分析  62-72
第七章总结与展望  72-73
  7.1 研究工作的总结  72-73
参考文献  73-77
发表论文和科研情况说明  77-78
致谢  78

多机架拉丝机系统的开发及其最优控制方法的研究

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