随着现代化工业的迅猛发展，各行各业对冷轧薄带的需求量不断增加，同时对其质量的要求也越来越高．因此现代大型连轧机都装备了先进的计算机过程控制、钢板厚度自动控制、板形检测自动控制系统，同时，连轧机又对主传动系统提出了高精度和高动态响应的技术要求．轧机传动系统涉及到轧钢机械、电机、自动控制技术以及电网等多个学科，系统庞大，当机电配合不好时容易产生机电振动现象。本文将对棒材轧机主传动系统设计和应用做简单的介绍。

轧钢过程中产生的机电振动一般分3类：

1)电机与机械弹性联接产生机电共振现象；
      2)轧制过程中负荷周期性变化产生的振动；

3)轧制过程负荷突变产生的激励振动．在轧钢过程中机电振动将严重影响轧钢生产，使活套、AC,C、板形控制无法正常工作，达不到自动控制的效果，影响产品质量，甚至发生断辊、断轴事故，危及设备安全生产．

设计了轧机传动外扰负荷观测器控制系统，有效消除了外扰对控制系统的影响．设计了基于等效负载扰动观测器的轧机传动系统鲁棒控制，对外界扰动和系统参数变化具有很好的控制效果．然而，这些方法的负荷扰动观测器是基于对
象模型已知的条件下设计的，而实际系统模型并不能精确得到．基于以上原因，用扩张状态观测器(F_SO)来观测负荷扰动及模型参数的不确定项，基于自抗扰控制(ADRC)技术设计了一种既不依赖于对象模型，又具有较强鲁棒性的轧机传动控制系统．

     自抗扰控制是韩京清研究员及其合作者经过十几年的研究，提出的一种非线性控制律．为了提高控制器的性能，ADRC采用了两项重要的发明：一是通过简单的非线性算法，对系统的状态以及状态的各阶微分进行跟踪控制；二是通过扩张状态观测器(F_SO)观测出系统的状态和“综合扰动项”，得到广义状态误差并对扰动项进行前馈补偿．也就是说，ADRC既控制了系统的状态，又控制了状态的各阶微分，同时还兼顾了扰动的动态补偿，因此使控制系统在稳定性和鲁棒性方面都有显著提高．

2 轧机主传动系统模型(Model of main drivesystem of rolling mil1)
直流电气传动具有调速范围广、稳速精度高、控制方便等优点，因此被广泛应用于冶金、建材、印刷、机床等行业，在拖动领域中发挥着极其重要的作用．大型连轧机主传动系统中采用直流传动和采用矢量控制交流传动的机电系统传递函数结构都可以等效为速度和电流双闭环调节系统．为此，下面以直流电机为对象进行分析．

直流电气传动的某冷连轧机第4机架基本动态结构如图1所示，由此得到轧机主传动系统的微分

轧机主传动系统在运行时存在多种扰动，这些扰动是造成系统性能下降的主要因素，因此在设计控制系统时全面分析这些扰动，以便对其进行补偿抑制．根据扰动的性质，将其分为以下3种主要形式：轧制负荷扰动、转矩系数扰动和参数摄动．
     1)轧制负荷扰动．
    齿轮传动间隙、联轴器间隙、轧辊偏心等传动部件在运行过程中产生的周期性振动会造成轧制负荷的周期性振动．为此考虑如下形式的轧制负荷

2)转矩系数扰动．
    考虑实际存在电枢反应或者由于补偿绕组不能完全抵消电枢反应的直流电机非线性模型，这种电枢反应引起的非线性不确定性.

3 轧机主传动系统机电振动控制器设计(Design of electromechanical vibration controllerof main drive system)

负荷状态观测器是状态观测器的推广，是一种特殊的一维状态观测器．从理论上构造的负荷观测器可以完全抵消负荷转矩扰动．其详细设计方法参见文献．下面设计基于扩张状态观测器的轧机主传动系统自抗扰控制器．

3．1 非线性跟踪微分器(Nonlinear tracking di ren—tiator)
      在实际工程问题中，如何由不连续或带随机噪声的量测信号合理地提取连续信号及微分信号直接关系到控制系统性能的好坏，实践中，往往通过向后差分法得到微分信号，但该方法得到的结果往往含有噪声，从而影响整个系统的性能．为此，韩等发展了一种非线性跟踪一微分器.

本文针对轧机主传动系统存在不确定的轧制负荷扰动和参数摄动问题，运用扩张状态观测器(ESO)对系统的综合扰动项进行观测，该观测器不需要系统精确的数学模型即能实现对系统扰动很好的观测，避免了扰动负荷观测器对系统模型的依赖性；并利用自抗扰控制(ADRC)技术设计了一种新型的控制器．仿真结果表明，该控制系统对外界负载扰动和系统参数变化具有很好的鲁棒性，且调节时间短、动态速降小、恢复迅速，有效抑制了由于轧制负荷周期性变化和轧制负荷突变引起的机电振动，为轧机主传动系统的机电振动控制提供了一种新的方法．