Hrg. Bernhard Ramsebner,
"Nichtlineare Regelung zur Unterdrückung von Schwingungen im Kaltwalzsimulator"
, 11-2007
Original Titel:
Nichtlineare Regelung zur Unterdrückung von Schwingungen im Kaltwalzsimulator
Sprache des Titels:
Deutsch
Original Kurzfassung:
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Untersuchungen am Kaltwalzsimulator. Diese Betrachtungen bauen auf Ergebnissen die bereits von der vatron GmbH gewonnen wurden auf. Zuerst wird das Modell des Details ?gespanntes Band bei offenen Walzspalt? hergeleitet und die Wahl der Abstraktionsebene ?Band als masselose Feder? gerechtfertigt. Im Weiteren wird die Eingangs-Ausgangslinearisierbarkeit des Systems untersucht. Es zeigt sich, dass das System Eingangs-Zustandslinearisierbar ist, wobei als Komponenten des flachen Ausgangs die Summendrücke der Hydraulikzylinder, eine Zylinderposition und die Bandkraft als Funktion der Positionen gewählt werden. In diesem Kapitel wird zudem der Einfluss der Federsteifigkeit des Bandes auf den Regelkreis untersucht, wobei sich zeigt, dass diese für den Regler, der mit der Methode der Eingangs-Zustandslinearisierung entworfen wurde, eine äußerst sensible Größe darstellt.
Im letzten Kapitel wird das System im Port-Hamilton-Kontext untersucht, wobei zuerst auf die Transformationseigenschaften dieser Darstellung eingegangen wird, und im Weiteren gezeigt wird, dass die Regelung, wie sie momentan auf der Anlage implementiert ist, mit der PH-Darstellung verträglich ist, d.h. dieser Regler kann durch einen IDAPBC-Entwurf gewonnen werden. Zusätzlich wird in diesem Abschnitt die asymptotische Stabilität des Regelkreises mit Hilfe der direkten Methode von Lyapunov und dem Invarianzprinzip von Krassovskii-LaSalle gezeigt. Abschließend wird eine Validierung des Reglers anhand einer Simulation durchgeführt. Diese zeigt, dass das Regelgesetz Robustheit gegenüber ungenau bekannten Parametern aufweist.
Sprache der Kurzfassung:
Deutsch
Englischer Titel:
Nonlinear control for vibration rijection of the cold rolling and skin pass simulator
Englische Kurzfassung:
This work is concerned with the cold rolling and skin pass simulator of voestalpine Stahl GmbH. The main focus is on the manipulation of the strip via two hydraulic actuators at open roll gap, i.e., the positioning of the strip exhibiting a certain strip tension. This system is a nonlinear multiinput multioutput system, hence, in order not to exciting vibrations of the strip, the MIMO nature of the system is to be addressed appropriately in the control design task. To this end, a suitable math. model is to be derived, which is a basis for the modelbased control design resorting to two particular methods of nonlin. control theory, namely the exact input/state lin. and passivity-based control.
The application of the exact input/state lin., with e.g. an actuator position, the strip force and both sum pressures of the actuators composing a flat output, it is found that the closed loop dynamics is very sensitive to parameter inaccuracies. Thus, it is shown via simulation that this controller is not applicable for this particular application. A passivity-based control design approach referring to the port-Hamiltonian framework, however, qualifies as particular suitable for the application. A introduction of the PH context including the discussion of the transformation properties is the point of departure for evolving the embedding of the nonlinear MIMO controller proposed by vatron GmbH in the scope of the PH framework, resorting to the IDA-PBC method. Though working fine in practice, the embedding and the representation of this controller within the PH framework is particular vital and valuable for further control objectives, e.g. active damping of strip vibrations. The proof of asymptotical stability of the closed loop can be shown via application of Lyapunov?s direct method and the invariance principle of LaSalle. The proposed controller is found to perform well in practice, also in presence of considerable parameter inaccuracies.