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1 绪论1

1.1 轧机传动机电振动问题的提出1

1.2 轧机传动对电气传动系统的要求5

1.2.1 轧机传动的要求5

1.2.2 轧制工艺对传动系统技术性能的要求5

1.3 轧机传动交流调速技术的现状与发展7

1.3.1 交流电机与直流电机调速的比较8

1.3.2 同步电机和异步电机调速的比较11

1.3.3 轧机交流传动方式的比较14

1.3.4 中国轧机传动交流调速技术的发展19

1.4 轧机传动机电振动控制技术的发展23

2 交流传动控制系统的模型31

2.1 直流电机模型31

2.2.1 同步电机的数学模型33

2.2 磁场定向控制同步电机调速系统33

2.2.2 同步电机磁场定向控制原理44

2.2.3 同步电机磁场定向控制系统结构47

2.2.4 磁场定向控制同步电机的传递函数58

2.3 磁场定向控制异步电机调速系统59

2.3.1 磁场定向控制异步电机的数学模型59

2.3.2 异步电机磁场定向控制系统62

2.3.3 磁场定向控制异步电机的传递函数67

2.4 电磁转矩调节环69

3 轧机传动系统的动力学模型71

3.1 概述71

3.1.1 轧机传动系统的模型71

3.1.2 数学描述与分析的相关准备知识74

3.2 二质量系统的模型80

3.2.1 二质量系统的传递函数80

3.2.2 二质量系统的极点分析83

3.2.3 二质量系统的零点分析84

3.2.4 举例分析85

3.2.5 机械参数的影响89

3.2.6 状态方程90

3.3 多质量系统的模型92

3.3.1 三质量系统的模型92

3.3.2 四质量系统的模型95

3.3.3 多质量系统的模型97

3.4 齿隙的影响102

3.5 摩擦力的影响104

4 轧机传动系统的扭振107

4.1 轧机传动系统的扭振现象108

4.1.1 扭振动力学参数108

4.1.2 轧钢过程的扭振现象110

4.1.3 扭振的测试116

4.2 轧机传动扭振模型分析121

4.2.1 咬入过程的扭矩变化规律122

4.2.2 稳定轧制过程123

4.2.3 阶跃加载的动态响应123

4.3 采用滤波器抑制机电振荡124

4.3.1 滤波器原理124

4.3.2 滞后滤波法126

4.3.3 陷波滤波法128

4.4 陷波滤波器的实际应用132

4.4.1 交交变频调速系统中的陷波滤波器132

4.4.2 交流调速全数字控制系统中的陷波滤波器134

5 轧制扰动对电气传动系统的影响141

5.1 轧制扰动的动态速降现象141

5.2 动态速降指标143

5.3 轧制扰动的电气传动系统模型149

5.4.1 工程最佳原理152

5.4 控制系统工程最佳设计法152

5.4.2 二阶工程最佳153

5.4.3 三阶工程最佳155

5.4.4 二阶与三阶工程最佳系统比较157

5.5 控制系统扰动稳态误差的分析161

5.6 双闭环控制系统的轧制扰动过程分析163

6 轧制扰动负荷观测器控制166

6.1 外扰负荷观测器控制系统167

6.1.1 带外扰的反馈控制系统167

6.1.2 外扰负荷观测器控制的基本原理168

6.1.3 轧机传动外扰负荷观测器控制系统171

6.2 外扰模型前馈控制（SFC）177

6.2.1 外扰模型前馈控制的基本原理177

6.2.2 外扰模型前馈控制系统的传递函数179

6.2.3 外扰模型前馈控制系统的稳态误差分析181

6.2.4 SFC的实际应用效果182

6.3 外扰负荷观测器控制的机电振荡抑制分析186

6.3.1 负荷观测器控制系统机电振荡分析186

6.3.2 机电振荡抑制控制系统187

6.4 共振比控制系统190

6.5 轧制扰动负荷观测器的实际工程应用195

6.5.1 工程应用的负荷观测器195

6.5.2 交交变频调速系统中的负荷观测器199

7 状态观测器反馈控制205

7.1 状态观测器反馈控制基础205

7.1.1 状态反馈控制205

7.1.2 闭环系统的极点配置209

7.1.3 状态观测器209

7.2 轧机传动全维状态观测器控制212

7.2.1 全维状态观测器212

7.2.2 轧机传动系统的状态方程213

7.2.3 全维状态观测器的设计214

7.2.4 全维观测器的仿真217

7.3 轧机传动降维状态观测器控制220

7.3.1 降维状态观测器220

7.3.2 轧机系统降维状态观测器的设计223

7.3.3 降维观测器的仿真227

7.3.4 降维观测器的反馈控制系统227

7.4 轧机传动复合降维观测器控制231

7.4.1 复合降维观测器的原理231

7.4.2 复合降维状态观测器的设计231

7.4.3 复合降维观测器的仿真234

7.5 轧机传动状态观测器控制方案的比较238

7.6 状态观测器在轧机传动工程中的应用240

8 轧机传动机电振动的现代控制方法245

8.1.1 卡尔曼滤波原理246

8.1 轧机传动系统的卡尔曼滤波应用246

8.1.2 卡尔曼滤波观测器控制系统249

8.2 轧机传动系统的H∞控制256

8.2.1 H∞控制问题256

8.2.2 H∞状态观测器259

8.2.3 轧机传动H∞控制器261

8.3 轧机传动系统的智能控制266

8.3.1 智能控制的基本概念266

8.3.2 神经网络控制269

8.3.3 人工神经网络的构成272

8.3.4 人工神经网络的学习272

8.3.5 神经网络观测器实现方法275

8.3.6 用于轧机传动系统的神经网络观测器276

参考文献280