GD800驅(qū)動器在某棒材產(chǎn)線改造中的應(yīng)用

01研究背景軋機(jī)是金屬材料生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，主傳動系統(tǒng)作為軋機(jī)的“發(fā)動機(jī)”和“心臟”一直發(fā)揮著極其重要的作用。軋機(jī)主傳動系統(tǒng)在裝機(jī)容量、過載能力、動態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)精度等方面要求較高，其直接決定了軋機(jī)的生產(chǎn)能力和質(zhì)量水平。常規(guī)的軋機(jī)傳動變頻調(diào)速系統(tǒng)采用經(jīng)典的PI調(diào)節(jié)技術(shù)，然而PI調(diào)節(jié)依賴準(zhǔn)確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，當(dāng)系統(tǒng)受到外部轉(zhuǎn)矩突變擾動時(shí)，PI控制系統(tǒng)無法獲得理想的控制效果，對于軋機(jī)應(yīng)用可能會導(dǎo)致堆鋼，進(jìn)而引發(fā)生產(chǎn)事故，同時(shí)咬鋼速度波動還會造成軋機(jī)間堆拉關(guān)系異常，降低產(chǎn)品質(zhì)量及成材率。針對此類問題，采用負(fù)荷觀測器實(shí)現(xiàn)對負(fù)載轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確跟蹤，解決咬鋼誤判的問題，同時(shí)采用優(yōu)化的速度超前量撤銷策略，解決咬鋼過程中速度、轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定問題。02研究方法為提升控制系統(tǒng)的響應(yīng)性，速度環(huán)的動態(tài)性能起著關(guān)鍵作用，傳統(tǒng)的PI控制器在應(yīng)用中存在參數(shù)固定、無法適應(yīng)變化狀態(tài)下的控制需求。自適應(yīng)模糊控制以系統(tǒng)調(diào)節(jié)器偏差作為原始輸入，利用模糊規(guī)則對PI控制器的比例和積分系數(shù)進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，以此達(dá)到提高系統(tǒng)響應(yīng)的目的，如圖1所示。速度環(huán)模糊調(diào)節(jié)器控制，系統(tǒng)采用兩輸入兩輸出的模糊控制器形式。圖1速度環(huán)模糊調(diào)節(jié)器控制框圖同時(shí)為進(jìn)一步提升傳動系統(tǒng)對負(fù)載轉(zhuǎn)矩的抑制能力，采用滑膜觀測器對負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線估算，將負(fù)載轉(zhuǎn)矩估算值作為前饋量補(bǔ)償PI控制器輸出，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。圖2滑膜觀測器設(shè)計(jì)03研究結(jié)果為了驗(yàn)證控制方法，搭建了加載平臺進(jìn)行加載試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3所示。加載電機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩模式下，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩設(shè)定值來實(shí)現(xiàn)對異步電機(jī)加載控制，用來模擬棒材產(chǎn)線應(yīng)用中的咬鋼和拋鋼。被測電機(jī)給定轉(zhuǎn)速為100r/min，在突加100%負(fù)載和突減100%負(fù)載情況下，輸出轉(zhuǎn)速波動由5%降低到1%，證明了本文提出的速度閉環(huán)模糊控制器和滑膜觀測器具有較好的動態(tài)控制性能。將以上速度閉環(huán)模糊控制器及滑膜狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于GD800大功率傳動系統(tǒng)，并進(jìn)行了調(diào)試。（a）傳統(tǒng)控制方法加減載試驗(yàn)（b）本文方法加減載試驗(yàn)圖3突加負(fù)載、突減負(fù)載試驗(yàn)04研究結(jié)論1）針對國內(nèi)某鋼廠棒材產(chǎn)線軋機(jī)主傳動的改造需求，基于英威騰自主研發(fā)GD800多傳動驅(qū)動系統(tǒng)，給出國產(chǎn)化替代方案。2）針對棒材產(chǎn)線應(yīng)用中咬鋼和拋鋼導(dǎo)致的速度波動問題，給出了速度閉環(huán)模糊控制器及滑膜狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)方法，在突