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热连轧中活套高度与张力智能解耦控制研究

作　者: 庞博
导　师: 张学东
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 活套系统单神经元解耦自抗扰 RBF神经网络改进遗传算法
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

活套系统是热连轧过程中的关键部分,其控制效果对产品质量以及生产过程的稳定有序进行有着重要影响。本论文根据电动活套系统的工作机理,结合某热轧厂的实际工作参数,建立了活套系统的模型,并提出两种控制方案对活套系统进行解耦控制。最后在MATLAB仿真环境中进行了仿真。仿真结果表明,本文提出的控制方案具有较好的动静态响应及较强的抗干扰能力。论文具体内容如下:(1)根据某热轧厂实际运行参数,在活套系统工作点附近建立线性化耦合模型。对活套系统的总体稳定性进行了分析,之后用相对增益法对系统的耦合度进行分析,并指出了相对增益法的不完善之处以及活套系统的耦合特点。(2)在用单神经元解耦方法对系统解耦的基础上,用两个自适应分数阶PID控制器对系统进行控制,并用两个RBF神经网络在线辨识对象的Jacobian信息。(3)将自抗扰技术引入活套系统的解耦控制中。将系统静态解耦之后,用两个并行的自抗扰控制器对系统进行动态解耦与控制,对控制器中的关键参数进行在线修正,并用两个RBF神经网络在线辨识对象的Jacobian信息。(4)提出一种基于预选择机制的改进变异算子遗传算法,选择9个具有相当复杂度的函数对改进算法进行测试,测试结果表明改进算法具有较强的寻优能力及较快的收敛速度。将改进遗传算法与梯度下降法结合,离线训练两个RBF辨识网络,从而为辨识网络在线训练提供较好的初始条件。针对控制器待整定参数较多的特点,尤其是自抗扰控制器,用本文提出的改进遗传算法对控制参数进行优化,从而获得较好的控制参数初值,大大降低了参数整定难度。

全文目录

中文摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1. 绪论  10-17
  1.1 带钢热连轧生产工艺  10-11
  1.2 带钢热连轧技术的发展  11-12
  1.3 活套系统控制技术的发展  12-15
    1.3.1 活套系统概述  12-13
    1.3.2 活套系统控制技术的发展  13-15
  1.4 本文研究的意义及研究内容  15-17
    1.4.1 本文研究的意义  15
    1.4.2 本文研究内容  15-17
2. 活套系统建模及分析  17-28
  2.1 活套系统建模  17-23
    2.1.1 活套系统描述  17-19
    2.1.2 活套张力系统建模  19-20
    2.1.3 活套高度系统建模  20-21
    2.1.4 活套系统总体建模  21-23
  2.2 系统稳定性分析  23-24
  2.3 耦合程度分析  24-28
    2.3.1 静态相对增益矩阵  25
    2.3.2 活套系统相对增益分析  25-28
3. 活套系统的单神经元解耦与控制  28-55
  3.1 单神经元解耦与控制方案  28-31
    3.1.1 分数阶单神经元PID 控制  28-30
    3.1.2 基于静态解耦的单神经元解耦  30-31
  3.2 RBF 神经网络的离线辨识  31-50
    3.2.1 RBF 神经网络及其训练算法概述  31-33
    3.2.2 遗传算法基本理论  33-36
    3.2.3 基于预选择机制的改进遗传算法  36-38
    3.2.4 改进遗传算法算例仿真  38-42
    3.2.5 改进遗传算法结合梯度下降法离线训练RBF 神经网络  42-46
    3.2.6 仿真结果  46-50
  3.3 基于改进遗传算法的控制参数优化  50-51
  3.4 活套系统仿真  51-55
4. 活套系统的自适应自抗扰控制  55-77
  4.1 引言  55-56
  4.2 自抗扰控制技术的基本原理  56-62
    4.2.1 跟踪微分器  56-58
    4.2.2 扩张状态观测器  58-60
    4.2.3 非线性状态误差反馈控制律  60-62
  4.3 自抗扰控制器的应用扩展  62-66
    4.3.1 模型补偿自抗扰控制器  62-63
    4.3.2 串联型自抗扰控制器  63-65
    4.3.3 改进的自抗扰控制器  65-66
  4.4 基于改进遗传算法优化的活套系统自抗扰解耦控制  66-72
    4.4.1 自抗扰解耦控制  66
    4.4.2 自抗扰控制器  66-69
    4.4.3 自抗扰控制器参数整定  69-72
  4.5 仿真结果  72-77
5. 结论与展望  77-78
  5.1 结论  77
  5.2 展望  77-78
参考文献  78-84
致谢  84-85
攻读学位期间发表的学术论文目录  85

热连轧中活套高度与张力智能解耦控制研究

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