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1、基于定量反馈控制的冷连轧机卷取张力控制器的设计TotalNo.157冶金设备总第157期June2006METALLURGICALEQUIPMENT2006年6月第3期基于定量反馈控制的冷连轧机卷取张力控制器的设计术王众①方一呜聂颖(燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004)摘要采用定量反馈理论(Qrr),设计具有参数不确定性的卷取张力的鲁棒控制系统,给出了定量反馈理论的基本原理和设计方法.针对系统的不确定性采用Qrr设计反馈控制器和前置滤波器,仿真结果表明,当系统参数发生变化时,系统仍然能够保持良好的跟踪性能.此外,与PID控制效果的对比结果表明,Qrr控制对外部扰动也具有良好的抗干
2、扰性.关键词卷取机张力控制定量反馈控制鲁棒控制中图分类号TG333.24文献标识码ADesignBasedontheQuantitativeFeedbackControlforCoilerTensionControllerofTandemColdRollingMillWangZhongFangYimingNieYing(ElectricalEngineeringInstitute,YanshanUniversity)ABSTRACTInthispaperquantitativefeedbacktheory(Qrr)isadoptedtodesignthecoilertensionrobu
3、stcontrolsystemthathaveuncertainparameters,andthebasicprincipleandthedesignmethodofquantitativefeedbacktheoryisintroduced.Accordingtouncertaintyofsystem,usingtheQrrthefeedbackcontrollerandfront—fixedfil.teraredesigned.Theexperimentresultsshowwhenthesystemparameterchanges,thesystemCanstillmaintain
4、ex.cellentfollowingability.Meanwhile,comparedwithPIDcontroller,theresultshowsthatQ兀'controllerhasgoodperformancetoresisttheexternaldisturbance.ICEYwORDSCoilerTensioncontrolQrrRobustcontrol1前言定量反馈理论(Qr'r)属于一种鲁棒控制设计方法,它是针对当对象具有不确定性和存在干扰的情况下,如何利用反馈信息设计出满足一定要求的控制系统这一问题而提出来的.对象的不确定性包含参数不确定性和结构不确定性,干扰包
5、括系统输入输出干扰及传感器噪声干扰等口].定量反馈理论(Qr'r)也是一种频域设计方法,它将经典的控制理论中的频域校正器设计思想推广到不确定系统中的鲁棒控制器设计中.将对象的不确定范围和系统的性能指标用定量的方式在Nichols图上形成边界,进而以基准对象的开环频率曲线满足边界条件为要求在图上对系统进行设计与整合J.在板带材轧机中,为了满足轧制工艺要求,卷取机一般采用恒张力控制方式.由于直接法?河北省自然基金(编号为F2005000389)和河北省博士基金(编号为20051212001)①作者简介:王众,男,1980年出生,硕士,燕山大学,主要从事轧机张力自动控制研究一13—总第157期
6、冶金设备2006年6月第3期控制张力造价比较高],目前多采用"最大力矩"的间接张力控制方法构造模型.由于张力控制是一个高度非线性而且参数不确定的非线性系统,传统的PID控制方法将此系统看成是线性时不变系统处理,这种方法使得它无法达到满意的控制效果,基于定量反馈理论(QFT)的控制方法,为解决此问题提供了一个较完美的方法.2定量反馈理论的基本原理和设计方法【l2.1QFY的设计结构图1QFT控制系统结构图QFT的一般设计结构图如图1所示,图中P(s)是不确定的被控对象,C(s)和F(s)为所要求设计的控制器和前置滤波器,d和d为外部干扰输入,r,Y为输入输出.2.2对象模板QFT对不确定对
7、象P(s)的描述采用的是对象模板形式.对象模板表征的是对象在某一频率点处的不确定范围,映射到Nichols图上是一个区域.例如,选定一个频率点何,在这个频率点对不确定对象P(s)进行频率响应分析,所有的频率特征点P(),Nichols图上所形成的区域就是在频率点何下的对象模板.通常不确定对象可被描述成:历∑p.(a)s'P(s,a)=—一(n≥m,17,-,m是整数)(1)(.)a≤Q<Rp是不确定参数向量,Q={0:a≤【a
