连铸结晶器非正弦振动控制研究

连铸结晶器非正弦振动控制研究

一、连铸结晶器非正弦振动控制的研究(论文文献综述)

马壮,方一鸣,赵晓东,周健[1](2021)在《基于参数优化的连铸结晶器振动位移系统复合控制研究》文中研究表明本文以伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移控制系统为研究对象,针对系统工艺控制中要求伺服电机转速单方向、变角速度转动,同时考虑系统控制器参数的选取大多依靠经验等问题,提出了一种基于前馈控制与参数优化的PID反馈控制相结合的复合跟踪控制策略。首先,根据伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统特性,建立了伺服电机输出转速与振动位移之间的近似数学模型。其次,针对伺服电机单方向转动工艺约束条件,确定结晶器振动位移系统以转速补偿作为前馈控制器,保证系统控制器输出大于零.再次,针对振动位移系统控制器参数大多依靠经验选取的问题,提出采用一种改进的飞蛾火焰优化算法优化PID控制器参数的策略,以实现结晶器振动位移高精度跟踪控制。最后,通过仿真与实验验证所提方法的有效性,实验结果表明:优化后的振动位移调整时间缩短了0.3 s,振动位移跟踪相对误差减小了1.8%。

周健[2](2021)在《连铸结晶器振动位移系统的集散控制设计及滑模控制研究》文中研究指明

兰翠坤[3](2021)在《词服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统容错控制研究》文中研究说明

冯小龙[4](2021)在《伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统故障检测和容错控制》文中认为

李明明[5](2021)在《连铸结晶器双源驱动系统的激振原理与动力学》文中研究说明结晶器的驱动系统是保证连铸机高效、安全运行的关键设备之一,以高性能伺服电机代替电液伺服缸实现结晶器高精度可控振动规律,具有结构简单、成本低、无污染和维护方便等突出优势。故针对高温辐射、蒸汽腐蚀、重载运行等恶劣工况以及低维护、高作业率和智能控制的发展需求,设计具有高可靠性、高承载能力和振动工艺参数智能可调的连铸结晶器非正弦驱动装备具有重要的意义。针对单偏心轴非正弦驱动装备无法在线调控结晶器振幅的性能缺陷,提出了由双偏心轴连杆机构组成的新型双源复合激振器,阐明了双源驱动系统的机构组成和运动原理,建立了双源驱动系统的运动学模型,以双伺服电机三个运动参数角度相位差、角速度基频和转速波动系数为原始变量,构建了结晶器非正弦振动的统一表达式,提出了基于伺服电机运动参数的振动同步控制模型和结晶器三个基本振动参数在线调控原理。利用牛顿欧拉法构建了驱动系统的动力学模型,推导出各铰链点约束反力和两伺服电机的主动力矩的解析解,计算了不同运行工况下主动力矩以及铰链点作用力的变化规律,结果表明:铰链点主要承受竖直方向的约束反力,且双源复合激振器横梁中间的铰链点约束反力最大,主动扭矩幅值相差不大,两个伺服电机共同承担负载扭矩,没有增加系统的总功率需求。最后,基于双源复合激振器机构原理,设计并制造了试验样机,测试了不同伺服电机运动参数下样机的振动速度波形,并与理论结晶器速度波形相互对比,试验与理论分析结果吻合良好,证明了基于双源复合激振器能够实现结晶器振幅、频率及波形偏斜率的在线精确调控。

肖俊生,左鸿飞,李文涛[6](2021)在《基于CAN总线的连铸结晶器振动控制器设计》文中指出针对结晶器振动控制器数据传输量大、工作可靠性要求高等特点,设计了1种基于CAN总线和STM32F407单片机的结晶器振动控制器.控制器主要实现振动波形产生、位移数据采集、控制信号输出和监控上位机通信等功能.实验表明:该结晶器振动控制器工作可靠、性能稳定、数据传输速率高、成本低廉,具有较高的实用价值.

肖俊生,左鸿飞,李文涛,王志春[7](2021)在《连铸结晶器振动监控系统设计》文中研究指明设计了一种连铸结晶器振动监控系统。该振动控制器采用STM32单片机系统实现,主要完成振动波形产生、位移数据采集、控制信号输出等功能;上位机监控采用Lab VIEW平台实现,主要负责振动波形显示、振动控制器工作状态监控及各种参数的设置工作;上下位机采用CAN总线进行通信。试验表明:该结晶器振动监控系统使用方便、界面友好、性能稳定及成本低廉,具有较高的实用价值。

李强[8](2020)在《电机单方向转动工艺约束下连铸结晶器振动位移跟踪控制研究》文中认为连铸结晶器是钢铁生产过程中的铸坯成型设备,结晶器按非正弦振动是发展高效连铸、提高生产效率的重要技术之一。伺服电机驱动的连铸结晶器振动装置是一种新型的非正弦振动发生装置,通过电机的单方向、变角速度转动,经机械传动机构,驱动结晶器实现非正弦振动,该装置具有结构紧凑、节能降耗、易于维护等优点。但伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统前向通道中存在电机转角(或转速)到结晶器振动位移间的非线性周期函数关系、电机单方向转动工艺约束(即转速控制量恒为正值且存在上限,具有非对称饱和特性)、较大的快时变负载干扰及不确定性问题,这对控制系统的稳定性和控制精度带来不利影响。因此,本文对考虑电机单方向转动工艺约束、具有非线性周期函数关系的结晶器振动位移系统的跟踪控制问题进行研究。首先,针对电机单方向转动工艺约束和结晶器振动位移系统前向通道中存在的非线性周期函数问题,分别提出结晶器振动位移给定量前馈-反馈复合控制方案,以及考虑扰动观测器前馈补偿的复合控制方案。在给定量前馈-反馈控制方案中,给定量前馈控制通过构建电机转速期望值与结晶器振动位移期望值及其一阶导数之间对应的非线性函数关系实现,反馈控制采用重复PI控制器实现。在此基础上,考虑扰动观测器前馈补偿的控制方案,利用扰动观测器估计系统不确定性对结晶器振动位移的影响,并转换为电机转速差值进行前馈补偿,以提高结晶器振动位移系统的鲁棒稳定性和跟踪控制精度。其次,针对伺服电机负载转矩随结晶器上下振动时由于重力作用而产生较大的快时变负载干扰问题,通过结晶器振动位移到伺服电机转角间一一对应的分段函数关系,分别设计结晶器振动位移系统自抗扰控制器和滑模自抗扰控制器。自抗扰控制器采用扩张状态观测器估计系统状态量和整体不确定性,采用参数估计器估算系统时变参数,实现抗干扰跟踪控制;利用幂次趋近律与等速趋近律相结合的混合趋近律滑模控制来减小滑模面趋近时间,并建立趋近律参数与整体不确定性间的定量关系。通过仿真验证两种方法的有效性。再次,针对结晶器振动位移系统前向通道中存在的非线性周期函数问题、时变负载扰动及系统不确定性问题,设计一种考虑电机单方向转动工艺约束的结晶器振动位移系统滑模控制器。将结晶器振动位移跟踪误差转换为对应的电机转角误差,基于切换函数设计观测器估计整体不确定性,进而设计滑模控制器,以实现结晶器振动位移跟踪误差一致有界。最后,利用实验室搭建的伺服电机驱动的连铸结晶器模拟振动装置,基于西门子Simotion D425控制器进行实验研究。根据伺服控制器集成了电机转速环和电流环控制器的特点,主要对电机单方向转动工艺约束下,结晶器振动位移给定量前馈-反馈复合控制方法进行实验研究。

方一鸣,张文健,李建雄,马壮[9](2020)在《伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统前馈+迭代学习复合控制》文中研究指明针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统中存在电机单方向转动约束、周期性时变负载扰动、减速比加工误差等问题,采用一种前馈+迭代学习控制(ILC)的复合控制策略。通过机理分析给出伺服电机的期望转速作为前馈控制量,再利用结晶器振动位移跟踪误差信号设计带遗忘因子的迭代学习控制器。理论分析表明所设计的迭代学习控制器能够使系统跟踪误差收敛到原点附近的邻域内。最后,通过仿真和实验分析不同遗忘因子取值对系统控制性能的影响,结果表明,当采用负指数的变遗忘因子时,比固定遗忘因子时的跟踪精度更高,比无遗忘因子时的收敛速度更快。

张文健[10](2020)在《伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统迭代学习控制》文中研究指明连铸结晶器是连铸生产中的关键设备,连铸结晶器能否按照给定振动波形上下振动对提高铸坯表面质量起着重要的作用。结晶器在周期性振动规律下不断地做重复运动,针对具有重复运行特性的被控对象,迭代学习控制能够实现有限时间内对期望轨迹的良好跟踪。但是电机参数摄动、噪声干扰以及其它扰动会对降低迭代学习对系统的控制效果,从而造成铸坯表面质量的下降。因此,本文以伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统为研究对象,设计具有鲁棒性的迭代学习控制算法以提高系统的跟踪性能,通过MATLAB仿真及基于SIMOTION D425的实验平台进行实验,完成的主要研究工作如下:首先,结合实验室现有的实验平台,通过分析基于西门子SIMOTION D425的伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统的整体结构和工作原理,推导出伺服电机和机械传动机构的近似数学模型,并整理出系统的状态空间表达式。其次,根据系统中不确定量的特性,将系统中存在的减速比误差、负载扰动和机械传动部分的间隙、摩擦等综合扰动分为周期性扰动和非周期性扰动,针对具有周期性扰动和非周期性扰动的连铸结晶器振动位移系统,提出一种反步滑模迭代学习控制算法。利用部分限幅学习律设计迭代学习控制器对周期性扰动进行辨识估计,并将估计值引入控制器中进行补偿;结合反步控制和滑模控制对非周期扰动进行抑制,进一步提高系统的鲁棒性。最后通过MATLAB仿真及基于SIMOTION D425的实验平台进行实验,验证控制算法的有效性。最后,针对具有重复运动特点、非线性周期函数的伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统,提出一种前馈+迭代学习控制的复合控制算法。针对周期性给定信号,通过机理分析推导出系统的前馈控制量;为提高系统的鲁棒性和收敛速度,设计带遗忘因子的PID型迭代学习控制器,并压缩映射方法证明系统的收敛性;最后通过MATLAB仿真和基于SIMOTION D425的实验平台进行实验,采用负指数变遗忘因子的控制算法在收敛精度和收敛速度方面综合性能更好。

二、连铸结晶器非正弦振动控制的研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、连铸结晶器非正弦振动控制的研究(论文提纲范文)

(1)基于参数优化的连铸结晶器振动位移系统复合控制研究(论文提纲范文)

0 引 言
1 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统数学模型及主要控制问题
    1.1 结晶器振动位移系统模型
    1.2 主要控制问题描述
2 证基于参数优化的复合控制器设计与分析
    2.1 基于参数优化的反馈控制器设计
    2.2 前馈控制器设计
3 仿真与实验研究
    3.1 仿真研究
    3.2 实验研究
4 结 论

(5)连铸结晶器双源驱动系统的激振原理与动力学(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 连铸结晶器非正弦振动技术发展
        1.2.1 结晶器振动规律
        1.2.2 结晶器驱动装备
    1.3 连铸结晶器驱动系统动力学
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 连铸结晶器双源驱动系统的构型与运动学
    2.1 单偏心轴激发结晶器非正弦振动的运动原理
    2.2 连铸结晶器双源驱动系统的机构组成
    2.3 连铸结晶器双源驱动系统运动学分析
        2.3.1 结晶器位移方程
        2.3.2 结晶器速度方程
        2.3.3 结晶器加速度方程
    2.4 本章小结
第3章 结晶器振动参数在线调控原理及同步控制模型
    3.1 非正弦振动统一表达式
    3.2 非正弦振动的同步控制模型
    3.3 计算结果与分析
        3.3.1 非正弦振动参数的调控
        3.3.2 同步控制模型下的工艺参数
    3.4 本章小结
第4章 连铸结晶器双源驱动系统动力学
    4.1 双源驱动系统构件质心运动参数
    4.2 双源驱动系统动力学模型
    4.3 双源驱动系统动力学仿真
        4.3.1 双源驱动系统动力学模型的求解
        4.3.2 系统参数对铰链点约束反力的影响
        4.3.3 系统参数对主动扭矩的影响
    4.4 本章小结
第5章 双源复合激振器振动试验
    5.1 双源复合激振器试验样机
    5.2 试验方案
    5.3 试验结果对比及分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

(6)基于CAN总线的连铸结晶器振动控制器设计(论文提纲范文)

1 振动控制器整体结构
2 振动控制器硬件设计
    2.1 核心控制器电路
    2.2 位移信号采集电路
    2.3 控制信号输出电路
    2.4 CAN通信模块
3 振动控制器软件设计
    3.1 振动波形生产程序
    3.2 CAN通信协议设计
    3.3 CAN通信程序实现
4 系统实验测试
5 结论

(7)连铸结晶器振动监控系统设计(论文提纲范文)

1 系统整体结构
2 振动控制器设计
    2.1 控制器硬件设计
    2.2 控制器软件设计
3 上位机监控系统设计
4 CAN通信协议设计
5 系统试验结果
6 结语

(8)电机单方向转动工艺约束下连铸结晶器振动位移跟踪控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 连铸结晶器振动位移跟踪控制相关方法的研究现状
        1.2.1 具有约束的非线性系统跟踪控制研究现状
        1.2.2 非线性周期输出系统的跟踪控制研究现状
        1.2.3 考虑干扰及不确定性的非线性系统跟踪控制研究现状
        1.2.4 连铸结晶器振动位移跟踪控制研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
第2章 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统模型及工艺技术要求
    2.1 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统数学模型
        2.1.1 伺服电机数学模型
        2.1.2 偏心轴连杆机构等机械传动部分模型
        2.1.3 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统整体模型
    2.2 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移控制系统工艺技术要求
        2.2.1 连铸工艺简介及连铸结晶器非正弦振动基本工艺要求
        2.2.2 连铸工艺对伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统的控制要求
    2.3 本章小结
第3章 电机单方向转动工艺约束下结晶器振动位移系统复合控制研究
    3.1 伺服电机转速与结晶器振动位移间映射关系的构建
    3.2 结晶器振动位移给定量前馈-反馈复合控制器
        3.2.1 结晶器振动位移系统重复PI反馈控制器设计
        3.2.2 结晶器振动位移非线性前馈控制器设计
        3.2.3 结晶器振动位移给定量前馈-反馈复合控制器仿真研究
    3.3 考虑扰动观测器前馈补偿的结晶器振动位移系统复合控制
        3.3.1 机械传动部分对结晶器振动位移的影响分析
        3.3.2 考虑扰动观测器前馈补偿的结晶器振动位移系统复合控制器设计
        3.3.3 考虑扰动观测器前馈补偿的结晶器振动位移系统复合控制器仿真研究
    3.4 本章小结
第4章 考虑时变负载的连铸结晶器振动位移系统自抗扰控制研究
    4.1 伺服电机转角与结晶器振动位移的分段函数关系
    4.2 连铸结晶器振动位移系统自抗扰控制器设计
        4.2.1 基于时变参数估计的自抗扰控制器设计
        4.2.2 连铸结晶器振动位移系统自抗扰控制器的稳定性分析
        4.2.3 连铸结晶器振动位移系统自抗扰控制器仿真研究
    4.3 连铸结晶器振动位移系统滑模自抗扰控制器设计
        4.3.1 基于混合趋近律的滑模自抗扰控制器设计
        4.3.2 连铸结晶器振动位移系统滑模自抗扰控制器的稳定性分析
        4.3.3 连铸结晶器振动位移系统滑模自抗扰控制器仿真研究
    4.4 本章小结
第5章 基于扰动观测的连铸结晶器振动位移系统滑模控制研究
    5.1 电机转角跟踪误差与结晶器振动位移跟踪误差映射关系的构建
    5.2 基于扰动观测的连铸结晶器振动位移系统滑模控制器设计
        5.2.1 结晶器振动位移滑模控制器切换函数设计
        5.2.2 基于切换函数的扩张状态观测器设计
        5.2.3 基于扰动观测的结晶器振动位移滑模控制器设计及分析
    5.3 基于扰动观测的连铸结晶器振动位移滑模控制器仿真研究
    5.4 本章小结
第6章 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移前馈-反馈复合控制实验研究
    6.1 伺服电机驱动的连铸结晶器振动实验平台简介
    6.2 基于西门子Simotion D425控制器的控制系统简介
    6.3 结晶器振动位移给定量前馈-反馈的复合控制实验
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

(9)伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统前馈+迭代学习复合控制(论文提纲范文)

0 引 言
1 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统被控对象数学模型
2 带遗忘因子的连铸结晶器振动位移跟踪迭代学习复合控制器设计及收敛性证明
    2.1 带遗忘因子的迭代学习控制器设计
    2.2 前馈控制
    2.3 系统收敛性证明
3 仿真与实验结果分析
    3.1 仿真分析
    3.2 实验验证
4 结 论

(10)伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统迭代学习控制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 连铸结晶器振动技术的发展现状
        1.2.1 结晶器振动规律的研发
        1.2.2 结晶器振动装置的研发
    1.3 连铸结晶器振动位移系统跟踪控制的研究现状
    1.4 迭代学习及其在结晶器振动位移系统中的应用研究现状
        1.4.1 迭代学习的研究现状
        1.4.2 迭代学习在结晶器振动位移系统跟踪控制的研究现状
    1.5 论文研究内容
第2章 伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统实验平台及数学模型
    2.1 伺服电机驱动的连铸结晶器振动系统实验平台
        2.1.1 西门子SIMOTION D425 运动控制器
        2.1.2伺服驱动器S120
        2.1.3 扩展模拟量输入模块
    2.2 伺服电机驱动的连铸结晶器模拟振动系统的数学模型
        2.2.1 伺服电机转速闭环系统模型
        2.2.2 机械传动机构模型的建立
    2.3 本章小结
第3章 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统反步滑模迭代学习控制
    3.1 基于分段函数的连铸结晶器振动位移系统模型的建立
    3.2 连铸结晶器振动位移系统反步滑模迭代学习控制器设计
        3.2.1 反步滑模迭代学习控制器设计
        3.2.2 系统稳定性证明
    3.3 结晶器振动位移系统跟踪控制仿真研究
    3.4 结晶器振动位移系统跟踪控制实验研究
    3.5 本章小结
第4章 伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统前馈+迭代学习复合控制
    4.1 连铸结晶器振动位移系统的模型变换
    4.2 带遗忘因子的连铸结晶器振动位移系统前馈+迭代学习控制
        4.2.1 带遗忘因子的迭代学习控制器设计
        4.2.2 前馈控制
        4.2.3 系统稳定性证明
    4.3 结晶器振动位移系统跟踪控制仿真分析
    4.4 结晶器振动位移系统跟踪控制实验验证
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

四、连铸结晶器非正弦振动控制的研究(论文参考文献)

  • [1]基于参数优化的连铸结晶器振动位移系统复合控制研究[J]. 马壮,方一鸣,赵晓东,周健. 仪器仪表学报, 2021
  • [2]连铸结晶器振动位移系统的集散控制设计及滑模控制研究[D]. 周健. 燕山大学, 2021
  • [3]词服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统容错控制研究[D]. 兰翠坤. 燕山大学, 2021
  • [4]伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统故障检测和容错控制[D]. 冯小龙. 燕山大学, 2021
  • [5]连铸结晶器双源驱动系统的激振原理与动力学[D]. 李明明. 燕山大学, 2021(01)
  • [6]基于CAN总线的连铸结晶器振动控制器设计[J]. 肖俊生,左鸿飞,李文涛. 内蒙古科技大学学报, 2021(01)
  • [7]连铸结晶器振动监控系统设计[J]. 肖俊生,左鸿飞,李文涛,王志春. 制造技术与机床, 2021(03)
  • [8]电机单方向转动工艺约束下连铸结晶器振动位移跟踪控制研究[D]. 李强. 燕山大学, 2020
  • [9]伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统前馈+迭代学习复合控制[J]. 方一鸣,张文健,李建雄,马壮. 电机与控制学报, 2020(12)
  • [10]伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统迭代学习控制[D]. 张文健. 燕山大学, 2020

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连铸结晶器非正弦振动控制研究
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