1.一种基于重复学习的结晶器振动位移系统跟踪控制方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1:结晶器振动台的输出位移转化为偏心轴的角位移,并设计扩张状态观测器观测对应的扰动;
步骤2:对伺服电机与伺服驱动器组成的转速闭环模型中的扰动区分为周期性扰动和非周期性扰动;
步骤3:设计重复学习控制器估计周期性扰动,并在控制器中予以补偿;
步骤4:设计自适应滑模控制器对系统中的非周期性扰动进行动态衰减。
步骤5:将重复学习控制器和自适应滑模控制器综合,以提高连铸结晶器振动位移系统的跟踪控制精度。
2.根据权利要求1所述的一种基于重复学习的结晶器振动位移系统跟踪控制方法,其特征在于:步骤1中通过精确跟踪角位移达到精确跟踪振动台输出位移的控制目标,通过增加两个调节因子,改进了普通扩张状态观测器的性能,使其可以根据噪声频率和转角跟踪误差精度的需要,灵活调整观测器的带宽。
3.根据权利要求1所述的一种基于重复学习的结晶器振动位移系统跟踪控制方法,其特征在于:步骤2中的扰动类型分为周期性扰动和非周期性扰动,系统存在的机械零位初始偏差,减速器的减速比加工误差,未建模动态,以及摩擦和间隙等因素属于非周期性扰动;
电机的时变负载转矩,以及随结晶器周期性变化的扰动属于周期性扰动。
4.根据权利要求1所述的一种基于重复学习的结晶器振动位移系统跟踪控制方法,其特征在于:步骤3中设计重复学习控制器,使学习周期与结晶器的振动周期一致,学习控制采用部分限幅,使其估计值在合理的界内,经过多次的周期学习,可以精确的补偿周期性扰动。
5.根据权利要求4所述的一种基于重复学习的结晶器振动位移系统跟踪控制方法,其特征在于:步骤3中设计重复学习控制器估计周期性扰动,其形式为:式中, 表示对周期性扰动的估计,satμ(·)为饱和函数,使周期性扰动的估计值限定在合理的范围内,T为学习周期,取连铸结晶器的振动周期,q>0为学习增益,Δn为转速的偏差。
6.根据权利要求1所述的一种基于重复学习的结晶器振动位移系统跟踪控制方法,其特征在于:步骤4中设计自适应滑模控制器对系统中的非周期性扰动进行动态衰减,该自适应滑模控制器不依赖扰动的上界信息,保证了切换增益随动态过程在线自适应,以抵消系统的非周期性扰动,具体为:用d2n(t)表示非周期性扰动,设计自适应滑模的形式:相应的自适应律:
当 周期性扰动得以消除;为了减小抖振,可采用双曲正切函数
替代符号函数sign(Δn),其中γ>0,最终的自适应滑模形式为:式中,Δs表示位移跟踪误差,为了避免自适应增益过度增大,当位移跟踪误差在(‑ε,ε)范围内,自适应律停止调整。
7.根据权利要求1所述的一种基于重复学习的结晶器振动位移系统跟踪控制方法,其特征在于:步骤5中基于Lyapunov直接法综合设计出对应的迭代学习律和自适应律,在仿真和实验中进行验证。