轧机主传动系统的扭转振动使轧件和轧辊表面出现振纹,严重影响轧制产品的质量。频繁发生扭振时,会引起生产事故,造成无法挽回的局面。为此,如何抑制扭转振动对于轧钢生产具有非常重大的意义。轧机主传动系统是集电气与机械耦合的一类大型复杂系统,具有强耦合、非线性、参数难以测量等特性,所以在轧机主传动系统存在众多因素影响轧机扭振。本文针对轧机主传动系统机电耦合模型设计控制器,以达到抑制扭振的目的,主要内容包括以下几个方面:将轧机主传动系统简化为“质量-弹簧”系统,根据动能定理以及拉格朗日方程,建立机电耦合动力学模型。进而考虑到在主传动系统中转子偏心是造成电机转速振动的原因之一,可间接引发轧机扭振。为此结合转子偏心,在轧机主传动系统机电耦合模型的基础上,建立基于转子偏心的轧机主转传动机电耦合模型。并根据此模型进行仿真分析,分析转子偏心情况对电机状态的影响。并以这两个模型作为基础,设计控制器来抑制轧机扭振,使控制系统达到稳定状态。以机电耦合扭振模型为控制对象,考虑到弹性连接轴可引发轧机主传动系统扭振以及轧机系统参数不易测量等问题。利用多重自适应线性神经元(Adaptive Linear Neuron,ADALINE)算法改进状态观测器,可在线更新权重系数,提高观测精度,以避免实时测量状态并降低成本;并引入积分状态,增加额外反馈,以降低干扰扭矩的影响;同时,在加速度层面设计同步控制器,降低调节时间;最后,在宽速范围内进行仿真对比验证,结果表明,在控制振幅与降低调节时间方面均有良好效果。考虑转子偏心的影响,以基于异步电机转子偏心的轧机主传动系统机电耦合模型为控制对象,分析转子偏心对电机和扭振的影响。可将转子偏心视为系统内扰,并设控制器。首先,将状态观测器与干扰观测器相结合,并根据系统稳定时的稳定裕度调整观测器参数,实现系统内环的干扰观测及补偿;同时考虑到系统复杂、参数不易测量的特点,采用神经网络速度控制器,在线更新权重系数,实现速度控制;最后,通过对比仿真实验,验证所提控制结构在轧机扭振抑制方面的有效性。
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