模型参考自适应控制在喂线机控制中的应用分析

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1、哈尔滨理工大学工学硕士论文近年来，虽然自适应控制的理论取得了较大的发展，但仍存在着许多急待解决的难题，比如系统的全局稳定性、算法的收敛性和鲁棒性问题等。把自适应控制的理论成果成功应用到实际中去，更是存在着大量的问题。本课题设想把自适应控制技术和喂线技术相结合，通过对具体对象进行计算机仿真，先从感性上说明所提自适应控制算法的稳定性和收敛性，然后指出改善收敛性的途径。把自适应控制这一先进理论用到喂线机的控制中，对控制理论的发展有着重要的意义。而且，对于提高产品质量、降低产品耗能、提高系统效率和控制精度、降低生产

2、成本等具有现实意义。1.2喂线技术的应用概况喂线技术，是包芯线制造技术和应用技术的总称。它是20世纪80年代初兴起的炉外精练技术，是当前世界上公认的一种新型工艺，主要用于冶金厂和铸造厂中的钢水净化和铁水球化处理等。其工艺过程为:先将欲加入钢液或铁液中的各种添加剂(如脱氧剂、脱硫剂、变质剂、合金等)破碎成一定的粒度，然后用冷轧低碳钢带将其包裹成为一条具有任意长度的复合材料(即通常所说的包芯线)，借助于喂线机，使规定长度的包芯线以一定的速度穿过渣层，并到达装有钢液或铁液的钢包或铁包的底部附近，随着包芯线在该处的

3、不断熔化，被其包裹着的添加剂也将不断地被熔化进入钢液或铁液中。通过添加剂与其周围钢液或铁液的相互作用，达到对被处理熔液进行脱氧、脱硫、微合金化、成分微调以及改变杂物形状，提高产品的各项性能和质量川的目的。由于与其它精炼技术相比，喂线技术具有如下优点:1.投资少、见效快;2添加剂用量少，合金的收得率高;3.加入合金量精确，结果重现性好;4.提高产品质量，降低能耗;5.对环境的污染比较轻;6.操作安全性高，并且容易实现自动化。因此，该技术在国内外己得到广泛应用。并把它作为保证钢水质量必不可少的最后一道工序。另外

4、，有关其应用方面的论文(2][3][41也很多。在喂线工艺中，要求芯线在达到包底前全部熔化，使所加元素有较高的收-2-哈尔滨理工大学工学硕士论文得率。为此，喂线机就要有一个合适的喂线速度和准确的进线长度Is1I61。由此看来，喂线机的喂线速度和喂线精度直接影响着钢材的质量[e1，所以必须对喂线机的喂线速度进行控制，使其达到要求。在喂线设备的自动化方面，国外已经有了较好的发展。但是，通过调研发现，国内目前基本上还停留在半自动化水平，对喂线机的控制主要还是采用传统的控制技术，随着喂线工艺要求的不断提高，显然需要

5、研究更先进的控制方式。这是一个极好的研究方向，具有很大的发展潜力。1.3自适应控制理论的发展与现状自适应控制有着许多不同的定义，但比较流行的且概念清楚的是Gibson在1962年提出的定义。他指出:一个自适应控制系统必须提供出被控对象当前状态的连续信息，也就是辨识对象:必须将当前系统的性能与期望的或者最优的性能相比较，并做出使系统趋向期望或最优性能的决策;必须对控制器进行适当地修正，以便使系统趋向最优状态。1.3.1自适应控制的发展概况自适应控制系统首先由Draper和Li于1951年提出。他们介绍了一种能

6、使性能特性不确定的内燃机达到最优性能的控制系统。而自适应这一专门名词由Tsien于1954年在《工程控制论》一书中提出，在1955年Benner和Drenick"a'也提出一个控制系统具有“自适应”的概念。自适应控制发展的重要标志是:1958年美国的Whitaker及其同事设计了一种自适应飞行控制系统，该系统利用参考模型期望特性和实际飞行特性之间的偏差去修改控制器的参数，使飞行达到最理想的特性。但由于当时控制理论水平的限制，这些新的控制思想没有得到普及和推广。后来，自适应控制系统因英国学者Parks""利用

7、李雅普诺夫稳定性理论和法国的朗道‘1.1利用波波夫的超稳定性理论等设计方法而得到了很大的发展，但是，起初在这些算法中，要用到输出和误差的各阶导数。为了避免微分信号的出现，1974年美国学者Monopli""提出了一种增广误差信号法，从而使得由输入输出信号设计出的自适应控制系统能可靠地应用于实际工程。上面介绍的自适应控制，后来称为模型参考自适应控制。另外，瑞典的_3一哈尔滨理工大学工学硕士论文Astr6m和Witenmark"，对另一类重要的自适应控制的发展作出了较大的贡献，我国学者陈翰馥【，3，也作了一定的

8、贡献。这种控制称为自校正控制，由于其很容易用计算机来实现，这就使得自适应的速度和控制精度大大提高。这一富有创建性的工作得到了各国学者地普遍重视，并把发展各种新型的自校正调节器和探索新的应用工作推向了前所未有的高潮，使自适应控制有了长足的发展。自校正调节器有许多优点:算法简单、易于理解和实现。但也存在不少缺点，例如不适用于非最小相位对象，输入控制作用没有受到约束等等。问题的出现推动着控制学者们进一步研究，1976年