隨著(zhù)現代化工業(yè)的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)對冷軋薄帶的需求量不斷增加，同時(shí)對其質(zhì)量的要求也越來(lái)越高．因此現代大型連軋機都裝備了先進(jìn)的計算機過(guò)程控制、鋼板厚度自動(dòng)控制、板形檢測自動(dòng)控制系統，同時(shí)，連軋機又對主傳動(dòng)系統提出了高精度和高動(dòng)態(tài)響應的技術(shù)要求．軋機傳動(dòng)系統涉及到軋鋼機械、電機、自動(dòng)控制技術(shù)以及電網(wǎng)等多個(gè)學(xué)科，系統龐大，當機電配合不好時(shí)容易產(chǎn)生機電振動(dòng)現象。本文將對棒材軋機主傳動(dòng)系統設計和應用做簡(jiǎn)單的介紹。

軋鋼過(guò)程中產(chǎn)生的機電振動(dòng)一般分3類(lèi)：

1)電機與機械彈性聯(lián)接產(chǎn)生機電共振現象；
      2)軋制過(guò)程中負荷周期性變化產(chǎn)生的振動(dòng)；

3)軋制過(guò)程負荷突變產(chǎn)生的激勵振動(dòng)．在軋鋼過(guò)程中機電振動(dòng)將嚴重影響軋鋼生產(chǎn)，使活套、AC,C、板形控制無(wú)法正常工作，達不到自動(dòng)控制的效果，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至發(fā)生斷輥、斷軸事故，危及設備安全生產(chǎn)．

設計了軋機傳動(dòng)外擾負荷觀(guān)測器控制系統，有效消除了外擾對控制系統的影響．設計了基于等效負載擾動(dòng)觀(guān)測器的軋機傳動(dòng)系統魯棒控制，對外界擾動(dòng)和系統參數變化具有很好的控制效果．然而，這些方法的負荷擾動(dòng)觀(guān)測器是基于對
象模型已知的條件下設計的，而實(shí)際系統模型并不能精確得到．基于以上原因，用擴張狀態(tài)觀(guān)測器(F_SO)來(lái)觀(guān)測負荷擾動(dòng)及模型參數的不確定項，基于自抗擾控制(ADRC)技術(shù)設計了一種既不依賴(lài)于對象模型，又具有較強魯棒性的軋機傳動(dòng)控制系統．

     自抗擾控制是韓京清研究員及其合作者經(jīng)過(guò)十幾年的研究，提出的一種非線(xiàn)性控制律．為了提高控制器的性能，ADRC采用了兩項重要的發(fā)明：一是通過(guò)簡(jiǎn)單的非線(xiàn)性算法，對系統的狀態(tài)以及狀態(tài)的各階微分進(jìn)行跟蹤控制；二是通過(guò)擴張狀態(tài)觀(guān)測器(F_SO)觀(guān)測出系統的狀態(tài)和“綜合擾動(dòng)項”，得到廣義狀態(tài)誤差并對擾動(dòng)項進(jìn)行前饋補償．也就是說(shuō)，ADRC既控制了系統的狀態(tài)，又控制了狀態(tài)的各階微分，同時(shí)還兼顧了擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)補償，因此使控制系統在穩定性和魯棒性方面都有顯著(zhù)提高．

2 軋機主傳動(dòng)系統模型(Model of main drivesystem of rolling mil1)
直流電氣傳動(dòng)具有調速范圍廣、穩速精度高、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應用于冶金、建材、印刷、機床等行業(yè)，在拖動(dòng)領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用．大型連軋機主傳動(dòng)系統中采用直流傳動(dòng)和采用矢量控制交流傳動(dòng)的機電系統傳遞函數結構都可以等效為速度和電流雙閉環(huán)調節系統．為此，下面以直流電機為對象進(jìn)行分析．

直流電氣傳動(dòng)的某冷連軋機第4機架基本動(dòng)態(tài)結構如圖1所示，由此得到軋機主傳動(dòng)系統的微分

軋機主傳動(dòng)系統在運行時(shí)存在多種擾動(dòng)，這些擾動(dòng)是造成系統性能下降的主要因素，因此在設計控制系統時(shí)全面分析這些擾動(dòng)，以便對其進(jìn)行補償抑制．根據擾動(dòng)的性質(zhì)，將其分為以下3種主要形式：軋制負荷擾動(dòng)、轉矩系數擾動(dòng)和參數攝動(dòng)．
     1)軋制負荷擾動(dòng)．
    齒輪傳動(dòng)間隙、聯(lián)軸器間隙、軋輥偏心等傳動(dòng)部件在運行過(guò)程中產(chǎn)生的周期性振動(dòng)會(huì )造成軋制負荷的周期性振動(dòng)．為此考慮如下形式的軋制負荷

2)轉矩系數擾動(dòng)．
    考慮實(shí)際存在電樞反應或者由于補償繞組不能完全抵消電樞反應的直流電機非線(xiàn)性模型，這種電樞反應引起的非線(xiàn)性不確定性.

3 軋機主傳動(dòng)系統機電振動(dòng)控制器設計(Design of electromechanical vibration controllerof main drive system)

負荷狀態(tài)觀(guān)測器是狀態(tài)觀(guān)測器的推廣，是一種特殊的一維狀態(tài)觀(guān)測器．從理論上構造的負荷觀(guān)測器可以完全抵消負荷轉矩擾動(dòng)．其詳細設計方法參見(jiàn)文獻．下面設計基于擴張狀態(tài)觀(guān)測器的軋機主傳動(dòng)系統自抗擾控制器．

3．1 非線(xiàn)性跟蹤微分器(Nonlinear tracking di ren—tiator)
      在實(shí)際工程問(wèn)題中，如何由不連續或帶隨機噪聲的量測信號合理地提取連續信號及微分信號直接關(guān)系到控制系統性能的好壞，實(shí)踐中，往往通過(guò)向后差分法得到微分信號，但該方法得到的結果往往含有噪聲，從而影響整個(gè)系統的性能．為此，韓等發(fā)展了一種非線(xiàn)性跟蹤一微分器.

本文針對軋機主傳動(dòng)系統存在不確定的軋制負荷擾動(dòng)和參數攝動(dòng)問(wèn)題，運用擴張狀態(tài)觀(guān)測器(ESO)對系統的綜合擾動(dòng)項進(jìn)行觀(guān)測，該觀(guān)測器不需要系統精確的數學(xué)模型即能實(shí)現對系統擾動(dòng)很好的觀(guān)測，避免了擾動(dòng)負荷觀(guān)測器對系統模型的依賴(lài)性；并利用自抗擾控制(ADRC)技術(shù)設計了一種新型的控制器．仿真結果表明，該控制系統對外界負載擾動(dòng)和系統參數變化具有很好的魯棒性，且調節時(shí)間短、動(dòng)態(tài)速降小、恢復迅速，有效抑制了由于軋制負荷周期性變化和軋制負荷突變引起的機電振動(dòng)，為軋機主傳動(dòng)系統的機電振動(dòng)控制提供了一種新的方法．