[发明专利]一种基于极点配置方法的液压活套控制方法

权利要求书

1.一种基于极点配置方法的液压活套控制方法，其特征在于，包括活套角度控制闭环和轧件张力控制闭环；

所述的活套角度控制闭环为：活套角度设定值θ_REF与活套角度反馈值θf之间的偏差值输入ILQ控制器，输出上游机架的轧机主速度控制值，为活套角度控制闭环；

所述的轧件张力控制闭环为：轧件张力设定值σ_REF与轧件张力反馈值σf之间的偏差值输入ILQ控制器，输出底部液压缸的转矩控制值，为轧件张力控制闭环；

通过调整上游机架的轧机主速度和液压缸输出转矩来实现对轧件张力和活套角度的控制；

所述的活套角度设定值θ_REF的确定方法为：

1)在ILQ控制模式稳定轧制时，活套角度设定值θ_REF为角度的目标设定值；

2)当小套量控制开始时活套角度设定值θ_REF为小套量控制的目标设定值；

3)当活套处于测试模式下，活套角度设定值θ_REF为测试模式下的角度参考值；

在以上三种情况下，活套角度阶跃测试开始时，活套角度设定值θ_REF应为在以上参考值的基础上附加一个角度阶跃测试参考值；

所述的活套角度反馈值θf为上一时刻滤波后角度反馈值与当前时刻的角度反馈值加权求和得到新的滤波后角度反馈值；

所述的轧件张力设定值σ_REF的确定方法为：稳定轧制时机架间轧件张力设定值σ_REF在进行机架间张力阶跃测试时附加的一个张力阶跃测试参考值；

所述的轧件张力反馈值σf为由计算得到的机架间带钢张力与上一时刻滤波后的值加权求和得到的；

所述的ILQ控制器的计算方法如下：

步骤一、以所述的轧件张力设定值σ_REF与轧件张力反馈值σf之间的差值△σ和活套角度设定值θ_REF与活套角度反馈值θf之间的差值△θ为两个输入变量，进行如下计算：

其中：

x＝[Δσ Δω Δθ]^T

u＝[ΔV ΔT]^T

y＝[Δσ Δθl^T

其中：K_I0—基本积分增益；

计算得出△V和△T为两个输出变量；

步骤二、以△V为输入，以轧机主速度反馈Vf与常数K_F0的乘积为反馈值，将其差值与常数K_S1相乘后，输出轧机主速度的目标控制值V；

以△T为输入，以液压缸转矩反馈Tf与常数K_F0的乘积为反馈值，将其差值与常数K_S2相乘后，输出液压缸转矩的目标控制值T；

其中：K_F0—基本状态反馈增益；K_S1，K_S2—可调参数；

所述的K_I0和K_F0按以下方法确定最佳参数值：

第一步：确定系统的期望响应ω_TC和ω_HC，选择系统闭环极点S_i，使S₁＝-ω_TC，S₂＝-ω_HC；

第二步：确定向量g1和g3，使g1＝W(S₁)^-1e₁，g3＝W(S₂)^-1e₂，

其中：e_i使自然基数，W(S)＝C(SI-A)^-1B；

第三步：通过以下极点配置方法的相关算法确定向量t1,t3,g2和t2；

t₁=(s₁I-A)^-1Bg₁

t₃＝(s₂I-A)^-1Bg₃

g₂＝g₃+[C(s₂I-A)^-1B]^-1C(s₂I-A)^-1t₃

t₂＝(s₃I-A)^-1Bg₂-(s₃I-A)^-1t₃

第四步：按照以下公式计算F，是A-BF的特征值为S1,S2,S3

F＝-GT^-1 G＝[g₁,g₂,g₃] T＝[t₁,t₂,t₃]

第五步：选择调节参数：π_iλ_max(E)

E＝[GS-(T^-1B)^T](-S-S^T)^-1[GS-(T^-1B)^T]^T+FB+(FB)^T

第六步：

根据该过程，得出的基本状态反馈增益K_F0和基本积分增益K_I0均是由系统模型设备变量以及系统的期望响应来表示的；

其中：Δσ活套角单位张力偏差：反馈值-基准值N/mm²；

θ^REF活套角度目标值rad；

Δθ活套角度偏差：反馈值-基准值rad；

ΔV上游机架速度校正参考值mm/s；

ΔT液压活套转矩ILQ输出；

ω活套角速度反馈rad/s；

ωHC活套角度控制的期望响应rad/s；

ωTC张力控制的期望响应rad/s；

J活套惯量Nm²；

L机架间的距离mm；

g_L活套传动比p.u.；

E杨氏模量＝15000.0N/mm²；

F上游机架前滑比值pu。