冷带轧机液压伺服位置系统自适应控制研究

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液压伺服系统因具有体积小、重量轻、响应速度快等优点,在工业生产中获得了广泛的应用。但是被控系统中存在的参数摄动、非线性项、未建模动态制约着闭环系统控制性能的提高。为了提高轧制带材的质量,本文对液压伺服位置系统的输出位移对给定信号的跟踪进行了自适应控制的研究。首先根据板带轧制过程中液压伺服位置系统的工作情况,建立了被控系统的数学模型,考虑到轧机在压下过程中,液压缸活塞伸长至与负载接触时,负载刚度系数和外负载力会产生参数跳变,在简化液压伺服位置系统数学模型的基础上,建立了多模型集。其次,对包含参数摄动、外部扰动和控制输入前有不确定参数的轧机液压伺服位置系统,使用鲁棒H_∞控制方法设计了控制器,使系统的跟踪误差满足鲁棒H_∞性能指标,增强了系统的抗干扰性;通过对被控系统控制输入前的不确定参数进行等价置换,并构造了一个合适的Lyapunov函数,避免了参数自适应估计和控制量互相嵌套的问题。通过与PID控制效果的仿真对比,表明该方法能使闭环系统更快地跟踪给定。然后,针对轧机液压伺服位置系统模型包含参数跳变的问题,用多模型切换的思想削弱参数跳变对系统的影响,建立了被控系统的多模型集,对每个子模型用动态面控制结合反步法设计控制器,简化了控制器的设计过程,使用自适应估计外干扰,基于共同Lyapunov函数证明了闭环系统的稳定性。最后,针对被控对象含有参数跳变和控制输入饱和的问题,使用多模型切换自适应控制结合滑模变结构控制方法设计了液压伺服位置系统的控制器,保证了被控系统在输入受限和参数跳变影响下的稳定性,最终使用仿真验证了系统跟踪给定位置信号的快速、准确性,以及对参数跳变和外干扰的鲁棒性。
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