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第10期 李壮举等：热连轧液压活套系统非线性多变量建模及控制 .1359. 统的抗干扰能力非常好 Autom Sin200834(10):1305 (童朝南，武延坤，刘磊明，等.液压活套多变量系统的建模 一PID方法 及积分变结构控制.自动化学报，200834(10)：1305) 6 一本文方法 [3]KonishiM.majoS maiJ etal Modeling of gain tuning opera- 5 tion for hot strip boper controller by ecurent neurl netork/ 4 耦合作用 Pmeeed ings of the 2004 EEE Intemational Confemnce on Contml 3 Applications Taipei 2004:890 [4]Qu L W ang J Robust inverse control for the multivariable nonlin- ear autanatic gauge-control and loper(AGCLP)sysien.Contml Theory Appl 2009 26(5):562 4 g (曲蕾，王京，多变量非线性厚度活套系统的鲁棒逆控制控 制理论与应用，200926(5)：562) 图7高度子系统响应曲线 [5]LiB Q Fu J LiW D.et al.Decoupling controller design of a Fig 7 Response curves of boper height subsystemns looper height and tension system based on FPGA.J Univ Sei Tech- 1.2 nolBeijin5200628(1):71 1.0 (李伯群，傅建，李卫东，等.基于PGA的活套高度和张力系 -PD方法 08 统解耦控制器设计.北京科技大学学报，200628(1)：71) 本文方法 [6]W ang Y Q.Zhang Y E Yan X C et al Nonlinear characteristic 06 耦合作用 modeling of servo vale on hydraulic bend ng roll system's dyna 0.4 ic chamcteristio JChongqing Univ Nat Sci 2005 28(11):5 02 (任勇勤，张云飞，严兴春，等.伺服阀非线性特性建模的液压 弯辊系统动态特性.重庆大学学报：自然科学版，2005,28 0.20 (11):5) 3 [7]Mng T T.Zhang Y X.Zhang X Y,et al Representative faults diagnosis for hydmaulic servo systmn using nonlinear model Mach 图8张力子系统响应曲线 ToolHydraul 2008 36(1):178 Fig 8 Response curves of tension subsystms (明廷涛，张永祥，张西勇，等。非线性模型在液压伺服系统典 型故障诊断中的应用.机床与液压，200836(1)：178) 7结语 [8]JiangG Y.Wang Y Q.Yan X C Mathenaticsmodeling and sin- ulation analysis of dynan ic characteristics for hydraulic cylinder 液压活套多变量非线性模型是在考虑了液压伺 contmlled by servo-valve J Sichuan Univ Eng SciEd 2008 40 服系统的非线性因素、带钢重力矩和活套本身非线 (5):195 性因素的基础上建立的，仿真证明模型曲线与真实 (江桂云，王勇勤，严兴春.液压伺服阀控缸动态特性数学建 曲线的拟合度明显优于文献[2]所建线性增量型模 模及仿真分析.四川大学学报：工程科学版，200840(5)： 195) 型，本文提出的基于反推的ES0估计和补偿的解耦 [9]JiaoX H,Guan X P.Ana lysis and Design of Nonlinear Systa- 控制方法，在一定条件下，可以获得很好的控制和解 Beijng Elctmonics Industry Press 2008 耦效果.实际上，在反推过程中，总可以选用合适的 (焦晓红，关新平.非线性系统分析与设计北京：电子工业出 E$O对遇到的复杂求导运算进行估计，这样可以有 版社，2008) 效解决高阶系统反推控制的控制项爆炸问题，从而 [10]W ang Y J Liu H P.LiZ J A dynan ic surface controlw ith ESO 提高控制器的运算速度，因此这种思路对反推控制 /P roceed ing of the Second In temational Con ference on Modeling and Siulation Manchestes Worl Academn ic Press 2009:208 的推广应用是很有意义的， [11]Han JQ Auto D ishtance Rejection Control Technie the Tech- nxue for Estiating and Camnpensating the Uncerta inties Ber 参考文献 jing National Defense Industry Press 2008 [1]SunY K.Model and Control n Hot StripM ill Beijing Metallrgy (韩京清，自抗扰控制技术：估计补偿不确定因素的控制技 Industry Press 2002 术.北京：国防工业出版社，2008) (孙一康.带钢热连轧的模型与控制北京：冶金工业出版社， [12]Huang Y.Han JQ Analysis and design of continuous nonlnear 2002) extension state observer Chin Sci Bull 2000.45(13):1373 [2]Tong C N.WuY K.Liu LM.et al Modeling and integmal varia- (黄一，韩京清，非线性连续扩张状态观测器的分析与设计· ble stmcture control hydraulic boper multivariable system.Acta 科学通报，200045(13)：1373)第 10期 李壮举等： 热连轧液压活套系统非线性多变量建模及控制 统的抗干扰能力非常好． 图 7 高度子系统响应曲线 Ｆｉｇ．7 Ｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅｓｏｆｌｏｏｐｅｒｈｅｉｇｈｔｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ 图 8 张力子系统响应曲线 Ｆｉｇ．8 Ｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅｓｏｆｔｅｎｓｉｏｎｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ 7 结语 液压活套多变量非线性模型是在考虑了液压伺 服系统的非线性因素、带钢重力矩和活套本身非线 性因素的基础上建立的仿真证明模型曲线与真实 曲线的拟合度明显优于文献 ［2］所建线性增量型模 型．本文提出的基于反推的 ＥＳＯ估计和补偿的解耦 控制方法在一定条件下可以获得很好的控制和解 耦效果．实际上在反推过程中总可以选用合适的 ＥＳＯ对遇到的复杂求导运算进行估计这样可以有 效解决高阶系统反推控制的控制项爆炸问题从而 提高控制器的运算速度因此这种思路对反推控制 的推广应用是很有意义的． 参 考 文 献 ［1］ ＳｕｎＹＫ．ＭｏｄｅｌａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｉｎＨｏｔＳｔｒｉｐＭｉｌｌ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ2002 （孙一康．带钢热连轧的模型与控制．北京：冶金工业出版社 2002） ［2］ ＴｏｎｇＣＮＷｕＹＫＬｉｕＬＭｅｔａｌ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｉｎｔｅｇｒａｌｖａｒｉａ- ｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｈｙｄｒａｕｌｉｃｌｏｏｐｅｒｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅｓｙｓｔｅｍ．Ａｃｔａ ＡｕｔｏｍＳｉｎ200834（10）：1305 （童朝南武延坤刘磊明等．液压活套多变量系统的建模 及积分变结构控制．自动化学报200834（10）：1305） ［3］ ＫｏｎｉｓｈｉＭＩｍａｊｏＳＩｍａｉＪｅｔａｌ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｇａｉｎｔｕｎｉｎｇｏｐｅｒａ- ｔｉｏｎｆｏｒｈｏｔｓｔｒｉｐｌｏｏｐｅｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂｙｒｅｃｕｒｒｅｎｔｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ∥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ2004ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＣｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔａｉｐｅｉ2004：890 ［4］ ＱｕＬＷａｎｇＪ．Ｒｏｂｕｓｔｉｎｖｅｒｓｅｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｔｈｅｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅｎｏｎｌｉｎ- ｅａｒａｕｔｏｍａｔｉｃ-ｇａｕｇｅ-ｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｌｏｏｐｅｒ（ＡＧＣ-ＬＰ）ｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｎｔｒｏｌ ＴｈｅｏｒｙＡｐｐｌ200926（5）：562 （曲蕾王京．多变量非线性厚度--活套系统的鲁棒逆控制．控 制理论与应用200926（5）：562） ［5］ ＬｉＢＱＦｕＪＬｉＷ Ｄｅｔａｌ．Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｄｅｓｉｇｎｏｆａ ｌｏｏｐｅｒｈｅｉｇｈｔａｎｄｔｅｎｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ．ＪＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈ- ｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ200628（1）：71 （李伯群傅建李卫东等．基于 ＦＰＧＡ的活套高度和张力系 统解耦控制器设计．北京科技大学学报200628（1）：71） ［6］ ＷａｎｇＹＱＺｈａｎｇＹＦＹａｎＸＣｅｔａｌ．Ｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｓｅｒｖｏｖａｌｕｅｏｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｂｅｎｄｉｎｇｒｏｌｌｓｙｓｔｅｍ’ｓｄｙｎａｍ- ｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．ＪＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖＮａｔＳｃｉ200528（11）：5 （王勇勤张云飞严兴春等．伺服阀非线性特性建模的液压 弯辊系统动态特性．重庆大学学报：自然科学版200528 （11）：5） ［7］ ＭｉｎｇＴＴＺｈａｎｇＹＸＺｈａｎｇＸＹｅｔａｌ．Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｆａｕｌｔｓ ｄｉａｇｎｏｓｉｓｆｏｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｎｏｎｌｉｎｅａｒｍｏｄｅｌ．Ｍａｃｈ ＴｏｏｌＨｙｄｒａｕｌ200836（1）：178 （明廷涛张永祥张西勇等．非线性模型在液压伺服系统典 型故障诊断中的应用．机床与液压200836（1）：178） ［8］ ＪｉａｎｇＧＹＷａｎｇＹＱＹａｎＸＣ．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍ- ｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｓｅｒｖｏ—ｖａｌｖｅ．ＪＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖＥｎｇＳｃｉＥｄ200840 （5）：195 （江桂云王勇勤严兴春．液压伺服阀控缸动态特性数学建 模及仿真分析．四川大学学报：工程科学版200840（5）： 195） ［9］ ＪｉａｏＸＨＧｕａｎＸＰ．ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆＮｏｎｌｉｎｅａｒＳｙｓｔｅｍ． Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ2008 （焦晓红关新平．非线性系统分析与设计．北京：电子工业出 版社2008） ［10］ ＷａｎｇＹＪＬｉｕＨＰＬｉＺＪ．ＡｄｙｎａｍｉｃｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈＥＳＯ ∥ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆｔｈｅＳｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ：ＷｏｒｌｄＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ2009：208 ［11］ ＨａｎＪＱ．ＡｕｔｏＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅＲｅｊｅｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｉｑｕｅ：ｔｈｅＴｅｃｈ- ｎｉｑｕｅｆｏｒＥｓｔｉｍａｔｉｎｇａｎｄＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇｔｈｅＵｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ．Ｂｅｉ- ｊｉｎｇ：ＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｓｅＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ2008 （韩京清．自抗扰控制技术：估计补偿不确定因素的控制技 术．北京：国防工业出版社2008） ［12］ ＨｕａｎｇＹＨａｎＪＱ．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓｔａｔｅｏｂｓｅｒｖｅｒ．ＣｈｉｎＳｃｉＢｕｌｌ200045（13）：1373 （黄一韩京清．非线性连续扩张状态观测器的分析与设计． 科学通报200045（13）：1373） ·1359·