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1、基于自抗擾技術(shù)的板形板厚解耦控制研究第1章緒論1.1板形板厚控制技術(shù)的研究與概述煉鋼廠出來的鋼坯是半成品，要成為實際應(yīng)用的產(chǎn)品，就必須對鋼坯再進(jìn)行軋制。鋼廠煉出的鋼坯主要經(jīng)過以下軋制環(huán)節(jié)：（1）鋼坯被送入加熱。鋼錠要經(jīng)過加熱和初軋變成初軋坯，這時才能把軋件送上熱軋線上進(jìn)行軋制，這個環(huán)節(jié)的主要目的是將鋼坯進(jìn)行加熱，使其能夠在軋制的時候變得很容易。（2）壓制成件。軋制的過程主要是靠軋輥對被加熱過的鋼坯進(jìn)行壓下控制，這種壓下是由液壓壓動軋輥完成的。有時為了得到某些特定的鋼鐵，可以把軋輥制成不同形狀，如軋制工字鋼就必須對軋輥上下都設(shè)
2、計好，使得得出的鋼鐵成為工字。軋鋼是一種由機(jī)械裝置完成的，軋輥和傳送帶之間不間斷的作業(yè)。連鑄坯經(jīng)傳送輥道進(jìn)入精軋機(jī)。熱連軋軋制出的成品鋼分為鋼卷和錠式板，熱軋后鋼的厚度在幾個毫米范圍內(nèi)，要是需求更薄鋼板的話，就必須用冷軋來實現(xiàn)。在進(jìn)行冷軋加工時，先要把熱軋板酸洗除去氧化膜；才能送到冷軋機(jī)組進(jìn)行軋制。軋輥磨損變形和膨脹、軋輥偏心和支撐輥軸承油膜厚度等的變化都會影響厚度的控制。當(dāng)軋件進(jìn)入軋機(jī)，支撐輥和工作輥被加熱，當(dāng)軋機(jī)空載時，支撐輥和工作輥被冷卻。溫度升高時輥徑膨脹，實際輥縫變小。軋制開始后軋輥熱膨脹在較長的時間內(nèi)可以達(dá)到1m
3、m，可將此看作為一種系統(tǒng)緩慢的干擾。軋輥表面因磨損而導(dǎo)致輥徑減小，也是一個變化緩慢的過程。......1.2多變量系統(tǒng)的解耦方法綜述多變量的解耦控制可以分為三大類：傳統(tǒng)解耦方法的基本思想是：設(shè)計一個矩陣，應(yīng)用這個矩陣，將被控對象的輸入輸出變量間的傳遞函數(shù)矩陣成為對角陣，更易對系統(tǒng)進(jìn)行控制。它包括求逆矩陣、相對放大系數(shù)匹配、對角優(yōu)勢（這種方法又包括逆奈奎斯特陣列、特征軌跡、序列回差、奇異值分解）等方法。由于這些解耦設(shè)計方法對精確的數(shù)學(xué)模型要求較高，而且控制的過程時變、非線性。所以，不具有適應(yīng)性，線性定常的解耦系統(tǒng)在控制過程工作
4、點變化時，不僅不能保證其控制品質(zhì)，而且還會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。其中對角矩陣法的解耦控制傳遞函數(shù)框圖如下：對角陣解耦法作為比較常見的解耦方法，它要求被控對象特性矩陣與解耦環(huán)節(jié)矩陣的乘積等于對角陣對角陣解耦的設(shè)計原理如圖（1）比例環(huán)節(jié)：比例系數(shù)項是預(yù)設(shè)定值、反饋值之間差值的放大倍數(shù)，比例環(huán)節(jié)反映控制系統(tǒng)的偏差信號，偏差存在時，這個環(huán)節(jié)就會產(chǎn)生控制作用來使偏差相應(yīng)的變小，比例kp值增大時，非穩(wěn)態(tài)時間到穩(wěn)態(tài)時間會縮短，而且也會導(dǎo)致輸出值產(chǎn)生振蕩，這種振蕩發(fā)生在預(yù)設(shè)值的附近。為了消除振蕩，引入積分項來解決這個問題。（2）積分環(huán)節(jié)：積分作用
5、的強(qiáng)弱是由Ti的大小決定，Ti小的時候，積分作用就很強(qiáng)；Ti大的時侯，積分作用就會很弱。環(huán)節(jié)主要是對預(yù)定值、反饋值間的差值在進(jìn)行累加，振蕩現(xiàn)象在這個差值累加到一定值時，可以避免。由此可知，積分項滯后。（3）微分環(huán)節(jié)：這個環(huán)節(jié)的主要特點是根據(jù)差值變化的速率，提前做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)動作。微分項能使系統(tǒng)產(chǎn)生超前作用。這種作用在kp越大時，超前就變的越明顯。......第2章自抗擾控制理論基礎(chǔ)自抗擾控制技術(shù)吸收現(xiàn)代控制理論成果，是一種新型實用技術(shù)。這種技術(shù)深入地認(rèn)識經(jīng)典調(diào)節(jié)理論與現(xiàn)代控制理論各自的優(yōu)缺點，大量運(yùn)用計算機(jī)仿真實驗來探索和改
6、進(jìn)而發(fā)展出來的。它是由中國科學(xué)院數(shù)學(xué)所研究員韓京清提出的。由于其對對象數(shù)學(xué)模型精度要求不高，故能夠很方便地用于解耦控制中。與傳統(tǒng)的PID解耦控制相比，優(yōu)點相當(dāng)明顯。2.1經(jīng)典PID控制的優(yōu)缺點經(jīng)典PID控制的基本原理是用誤差來消除誤差，將輸入量與輸出量的差值、誤差的積分、誤差的微分，進(jìn)行線性組合。繼而產(chǎn)生控制信號，選擇合適的比例、積分和微分系數(shù)使PID控制器的閉環(huán)穩(wěn)定，那么就可以使一類對象達(dá)到靜態(tài)指標(biāo)。由于PID技術(shù)成形并投入工程應(yīng)用的時期，受到當(dāng)時的科技水平的限制，處理誤差信號的辦法太單調(diào)、粗糙，使得基于誤差來消除誤差的效
7、率未能得到充分的發(fā)揮。經(jīng)典PID容易引起快速性和超調(diào)性的矛盾，歸根結(jié)底，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是因為它采用比例、微分、積分三者的線性組合來實現(xiàn)；誤差積分反饋的引入，能有效抑制常值擾動。但無擾動作用時，誤差積分反饋使閉環(huán)的動態(tài)特性變差，對隨時變化的擾動來說，積分反饋的抑制能力又不顯著，所以采用誤差積分反饋是有必要商榷的。由于上述五個方面的局限性，傳統(tǒng)PID控制不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)高性能、高精度的要求，因此需要尋求改善經(jīng)典PID控制技術(shù)缺陷的方法，以設(shè)計出高品質(zhì)的新型控制器。.......2.2自抗擾控制器（ADRC）自抗擾控制
8、技術(shù)所需的被控對象信息如下：首先是對象的階次，其次要知道輸入輸出通道個數(shù)和聯(lián)結(jié)方式，再者是信號的延遲時間，尤其是代表系統(tǒng)變化快慢的時間量度等這些很容易得到，且物理概念清晰量。針對傳統(tǒng)PID控制器的缺點，自抗擾控制器可以采用如下幾個方面的措施來加以改進(jìn)：（1）先安排合適的過渡過程，這可以用跟
