2015年9月控制工程Sep. 2015 第22卷第5期Control Engineering of China V ol.22, No.5
文章编号：1671-7848(2015)05-0862-07 DOI: 10.14107/https://www.doczj.com/doc/1f10396533.html,ki.kzgc.130183 轧机机电传动系统电机速度鲁棒跟踪控制
时培明，李冰洋，赵东伟，刘彬
(燕山大学电气工程学院, 河北秦皇岛066004)
摘要：针对含有电枢反应非线性、参数不确定性和负载干扰的板带轧机机电传动系统扭
振模型，基于H∞理论，根据LMI(Linear Maxtrix Inequality)方法和相关引理，得到了状态
反馈控制器存在的充分条件，提出了系统稳态矩阵近似矩阵的概念，进而根据系统稳态矩
阵近似矩阵的不同选定方法，结合给出的充分条件，求解得到了3个状态反馈控制器，并
与设计的前馈补偿器作为系统的控制输入，实例仿真表明在3个控制输入作用下，可同等
精度地实现电机速度的鲁棒跟踪控制，验证了算法的有效性。
关键词：轧机传动；非线性；参数摄动；鲁棒H∞
中图分类号：TP29 文献标识码：A
The Speed Robust Tracking Control on Motor of Rolling Mill’s Mechanical and
Electrical Drive System
SHI Pei-ming, LI Bing-yang, ZHAO Dong-wei, LIU Bin
(College of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China)
Abstract: For strip rolling mill which contains the nonlinearity of armature reaction, parameter uncertainty and the outside disturbance, the sufficient condition of the existence of the state feedback controller is got based on the H∞theory, the LMI(Linear Matrix Inequality) method and the related lemmas. The concept of the approximation matrix of the system steady state matrix is put forward. Based on the different theories of selecting the approximation matrix of the system steady state matrix, and combined with the given sufficient condition, three state feedback controllers are got. They are dealt as the control input of the system with the designed feed-forward compensator. The instance simulation shows that the robust tracking control of the motor speed is achieved with the same precision under the effect of three control inputs. The effectiveness of the mechanism is verified.
Key words:Drive system of rolling mill; nonlinear; parameter perturbation; robust H∞
1 引言
轧机是钢铁工业必备的大型钢材轧制设备，其传动系统稳定性直接影响产品质量和设备寿命，电机能否平稳工作又直接影响传动系统的稳定性，且在轧钢过程中的负荷扰动容易激起机电振动[1-3]。文献[4]将非线性和参数变化引起的摄动视为外界扰动，从而将一个含有电枢反应引起的非线性、参数不确定性、外界干扰的鲁棒控制问题转化为一个标准H∞控制问题，通过求解一个Riccati方程得到控制器；文献[5] 针对一类多胞型不确定系统，基于仿射二次稳定理论和参数依赖Lyapunov函数，得到了混合H2/ H∞鲁棒控制器存在的充分条件，给出了求解该控制器的DILMI算法，降低了控制器设计的保守性；文献[6]针对π型谐振IPT系统，将系统中非线性环节线性化处理，基于混合灵敏度H∞性能设计方法，实现了多变量鲁棒跟踪控制，较好地抑制了中低频参数摄动及高频未建模动态摄动；文献[7] 针对奇异不确定时滞系统，并同时考虑双线性项对系统的影响，降低了系统模型的保守性，基于Lyapunov稳定性方法和集合域内放大方法，得到了鲁棒镇定控制器，较好地解决了介于线性和非线性性之间的一类