用二自由度H∞控制器進行張力控制的卷取系統(tǒng)
D.Knittel(1), E.Laroche(1),H.Koc(2)
(1) University of Strasbourg I, ERT Enroulement ,
LSIIT/GRAVIR, Boulevard S. Brant, 67400 Illkirch, FRANCE.
http://ert-enroulement.u-strasbg.fr fax: +33 3 90 24 49 72
E-mail: dominique.knittel@ipst-ulp.u-strasbg.fr
(2) SIEMENS AG, A&D MC PM 5, Frauenauraucher Strasse 80,
91056 Erlangen, GERMANY

摘要：本文所提及的裝置是一個帶傳送系統(tǒng)，它由放帶輥、牽引電機、收帶輥構(gòu)成。由于收放卷的半徑和慣性在大的范圍變化，帶傳送系統(tǒng)相應(yīng)地產(chǎn)生動力學(xué)改變。通過采用增益排表控制可以降低動力學(xué)改變所引起的效果。離散化的PID控制器是工業(yè)控制系統(tǒng)中采用的典型控制。在本文中，我們提出一種二自由度的多元魯棒H∞控制，同時可實現(xiàn)增益排表控制。和典型的H∞控制器比較，這種控制顯著改善了系統(tǒng)干擾抗性并降低帶的張力和速度間的關(guān)聯(lián)。

1 引言

在工業(yè)上，紙張、金屬、聚合物、纖維等的傳送系統(tǒng)是篅@＜?，系蛙圁[饕康氖竊誥×吭黽喲拇退俁鵲耐笨刂拼惱帕?。诊勬y饕匭牡奈侍饈譴惱帕退俁燃淶墓亓４俁鵲娜哦從瀉芏啵汗醯牟輝?，带的滑动等。由釉懐性带所引汽R墓亓廡┤哦淮莞惱帕?，磦蝤抠犥引迄咗诞€狹鴉蝰拗濉＜父齬賾詿偷難芯縖1][2][3]，他們普遍采用采用PID控制、模糊控制、神經(jīng)控制，這些控制方式。多元控制策略最近被用在用到工業(yè)金屬傳送系統(tǒng)[4][5]上,而能減少帶的張力和速度間關(guān)聯(lián)的魯棒H∞控制也在[6]中被采用。另一個要關(guān)心的問題是在整個卷取過程中收放卷的半徑和慣性的改變程度。
我們研究的系統(tǒng)具有三個電機(見圖一和圖十四)，由圖知彈性帶傳送的控制的內(nèi)在困難。在[8]中，該系統(tǒng)的線性模型被提出，且具有完整描述。在卷曲過程中，采用增益排表控制的方式來減少收放卷的半徑改變所引起的效果。一種帶有增益排表控制的二自由度魯棒H∞控制方式被用來使張力和速度間的關(guān)聯(lián)最小。和標準魯棒H∞控制方式、離散化的PID控制方式相比，這種控制方式的優(yōu)點是系統(tǒng)牽引特性和擾動抗性可以被分別規(guī)定。

2 裝置的模型

由圖一知，在模型[6][7][8]中，用到了各種參數(shù)：系統(tǒng)G0(虛線框中所圍)的輸入(控制信號uu,uv,uw)和輸出(放邊的帶的張力TU,線速度V，收邊的帶的張力TW)。
系統(tǒng)控制信號是和同步電機相關(guān)的扭矩。在圖一中，帶的速度由主牽引電機決定，而帶的張力由收放電機控制。由相鄰兩輥間相同的帶張力的特性和每個輥相同的速度描述方式，可以建立帶傳送系統(tǒng)的模型。