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专利号: 2023110581791
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种输出约束下的柔性板带轧制系统自适应振动控制方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤S1、对柔性板带轧制系统进行分析,并根据哈密顿原理,建立柔性板带轧制系统的动力学模型;

步骤S2、考虑系统输出约束、未知执行器故障和边界扰动因素,设计柔性板带轧制系统的未知参数自适应特性;考虑柔性板带轧制系统存在的边界扰动d(t)≤D,系统非线性项逼近误差 执行器加性故障 设 为复合干扰,选取复合干扰估计器 其自适应特性设计为:

神经网络权重自适应特性设计为:

执行器乘性故障系数自适应特性设计为:

步骤S3、设计边界控制器;设计边界控制器过程为:虚拟控制器设计为

xa=‑(v+λr)h′(r,t)

边界控制器设计为

步骤S4、基于李雅普诺夫稳定性定理,对柔性板带轧制系统进行稳定性分析;

步骤S5、判断柔性板带轧制系统状态的有界性;

步骤S6、通过Matlab仿真软件对柔性板带轧制系统进行仿真;

步骤S7、对柔性板带轧制系统进行仿真效果查看分析;

步骤S8、根据步骤S7的仿真效果判断是否需要对增益参数进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种输出约束下的柔性板带轧制系统自适应振动控制方法,其特征在于:所述步骤S1中对柔性板带轧制系统进行分析的具体过程如下:步骤S11、求解柔性板带轧制系统的动能:

其中,ρ为板带单位长度质量,r为柔性板带时变长度,h=h(y,t)为柔性板带各个位置在t时刻的y轴振动位移,m1为轧辊等效质量,v是柔性板带运行速度,步骤S12、求解柔性板带轧制系统的势能:

其中,S为作用在轧制板带两端的时变张力差,E是板带的弹性系数,I是板带的横截面转动惯量,A是板带的截面面积,步骤S13、求解柔性板带轧制系统的虚功:

其中,u(t)为边界作用器,h(r,t)为系统边界处的振动位移,d(t)为边界干扰,dc为边界阻尼系数,c为板带运动阻尼系数,F为板带与轧辊间未知的作用力,

3.根据权利要求2所述的一种输出约束下的柔性板带轧制系统自适应振动控制方法,其特征在于:所述步骤S1中根据哈密顿原理,得到的柔性板带轧制系统的动力学模型如下:其中,

4.根据权利要求1所述的一种输出约束下的柔性板带轧制系统自适应振动控制方法,其特征在于:所述步骤S4中对柔性板带轧制系统进行稳定性分析过程如下:定义柔性板带轧制系统的李雅普诺夫函数V(t)为:V(t)=V1(t)+V2(t)+Vh(t)+Vb(t);

其中,

验证李雅普诺夫函数V(t)的正定性,得到系统符合李雅普诺夫意义下的稳定,然后再验证 的负定性,从而得出系统是满足有界稳定。

5.根据权利要求2所述的一种输出约束下的柔性板带轧制系统自适应振动控制方法,其特征在于:所述步骤S5中判断柔性板带轧制系统状态的有界性的具体过程如下:步骤S51、柔性板带系统边界振动位移h(r,t)能够在Ts时刻后收敛到受限的区域内,即‑wx<h(r,t)<ws,t≥Ts;

步骤S52、柔性板带各个位置在各个时刻的纵向振动h(y,t)可以收敛到一个紧集Ω,则有:

6.根据权利要求3所述的一种输出约束下的柔性板带轧制系统自适应振动控制方法,其特征在于:所述步骤S8中根据步骤S7的仿真结果判断柔性板带轧制系统的振动幅度是否满足要求,如果振动幅度不能满足要求,则返回步骤S3,重新调整边界控制器的增益参数k1;如果振动幅度满足要求,则结束。