时变系统的迭代学习控制的故障检测技术方案

双辊铸造系统包括：一对反向旋转的铸辊，其间具有可调节的辊隙；铸辊控制器，被配置为响应于控制信号调节所述铸辊之间的辊隙；铸带传感器，其测量所述铸带的参数并生成带测量信号；以及迭代学习控制(ILC)控制器，其接收所述带测量信号并向所述铸辊控制器提供控制信号。所述ILC控制器包括接收所述控制信号和所述带测量信号并生成指示何时检测到故障状况的故障检测信号的故障检测算法，以及生成所述控制信号的迭代学习控制算法。所述故障检测算法在检测到所述控制信号超过上控制饱和阈值或所述ILC控制器运行在不保证稳定的状态时指示故障状况。障状况。障状况。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】时变系统的迭代学习控制的故障检测

技术介绍

[0001]迭代学习控制(ILC)是一种特别适用于本质上重复的过程的控制方法。在实践中应用ILC时，算法应被设置成确保1)系统将保持稳定，以及2)满足性能规范。然而，这些目标可能会相互冲突，特别是当设备(plant)模型包含不确定性和/或迭代变化动态时。
[0002]最近的研究已经考查了应用于迭代变化或非重复系统的ILC算法的收敛性和鲁棒性特性。更具体地，先前的研究开发了一种ILC的最优设计程序，该程序平衡系统性能与鲁棒稳定准则。然而，这种方法的局限性在于，满足鲁棒稳定准则需要了解输入输出算子不确定性的上界。在一些应用中，上界在正常运行期间可能过于保守，从而导致性能较差的保守学习算法。此外，如果用于设计ILC算法的边界值存在不确定性，则如果设备违反假设的上界，则ILC算法会变得不稳定。

技术实现思路

[0003]为了避免这种可能性，并且为了潜在地使得更激进的ILC算法的实施成为可能，需要一种迭代学习控制器，该控制器具有：1.确定何时不能保证ILC算法渐近稳定的故障检测算法；以及2.确定ILC算法何时不满足性能规范(例如正在接近或超过输入饱和限制)的故障检测算法。
[0004]本文中提出了这种具有故障检测算法的ILC控制器。除了检测何时不保证稳定之外，所提出的算法可以扩展成检测不良的性能指标，诸如控制输入饱和。
[0005]在一个实施例中，可以将故障检测技术应用于双辊薄带钢厂的ILC控制。双辊铸造系统包括一对反向旋转的铸辊，该对反向旋转的铸辊具有在铸辊之间的辊隙且能够从辊隙向下输送铸带，辊隙是可调节的；铸辊控制器，被配置为响应于控制信号调节铸辊之间的辊隙；铸带传感器，铸带传感器能够测量铸带的至少一个参数并生成带测量信号；以及迭代学习控制(ILC)控制器，ILC控制器与铸带传感器耦合以接收来自铸带传感器的带测量信号，并且与铸辊控制器耦合以向铸辊控制器提供控制信号。ILC控制器包括故障检测算法和迭代学习控制算法，故障检测算法接收控制信号和带测量信号，并生成故障检测信号来指示何时检测到故障状况，迭代学习控制算法基于带测量信号和故障检测信号生成控制信号。当故障检测算法检测到控制信号超过上控制饱和阈值或ILC控制器运行在不保证稳定的状态中的至少一个时，故障检测算法指示故障状况。在一个实施例中，铸带传感器针对至少一个周期性干扰测量铸带，并且迭代学习控制算法被适配为降低至少一个周期性干扰的严重性。
[0006]在一个实施例中，将控制信号的无穷范数(∞
‑
范数)与上控制饱和阈值进行比较。在一个实施例中，下控制饱和阈值，并且如果控制信号的无穷范数(∞
‑
范数)超过上控制饱和阈值，则故障检测算法指示故障状况，并且如果控制信号的无穷范数小于下控制饱和阈值，则故障检测算法不指示故障状况。如果控制信号的无穷范数在上控制饱和阈值和下控制饱和阈值之间，则如果误差信号的p范数超过作为控制信号的无穷范数的函数变化的阈值，则故障检测算法指示故障状况。
[0007]当误差信号的当前p范数大于误差信号的初始p范数时，故障检测算法可以确定ILC控制器运行在不保证稳定的状态。在另一实施例中，当控制信号的p范数正在增加时，故障检测算法确定ILC控制器运行在不保证稳定的状态。
[0008]ILC控制器可以被配置为响应于指示故障状况的故障检测信号重新调谐一个或多个迭代学习控制算法滤波器。
[0009]在一个实施例中，铸带传感器包括厚度计，厚度计测量横跨铸带的宽度的间隔中的铸带的厚度。
[0010]在一个实施例中，铸辊控制器还包括动态可调节的楔形控制器，并且响应于来自实施ILC控制器的控制信号，辊隙能够通过楔形控制器来调节。在另一实施例中，铸辊包括膨胀环以调节辊隙并且铸辊控制器响应于来自ILC控制器的控制信号来控制膨胀环。
[0011]本专利技术的另一方面包括一种在双辊铸造系统中减少铸带金属产品的周期性干扰的方法，双辊铸造系统具有一对反向旋转的铸辊，该对反向旋转的铸辊在铸辊之间的辊隙处生产铸带，辊隙能够通过铸辊控制器调节，迭代学习控制算法生成控制信号，以及故障检测算法生成故障检测信号。方法包括向铸辊控制器提供控制信号；测量铸带的至少一个参数；基于控制信号和铸带的至少一个参数计算误差信号；向故障检测算法提供控制信号和误差信号；当故障检测算法确定控制信号的无穷范数超过上阈值时，通过故障检测信号指示故障状况；以及，通过迭代学习控制算法基于误差信号和故障检测信号生成铸辊控制器的控制信号。铸辊控制器响应来自迭代学习控制算法的控制信号来调节辊隙，以减少周期性干扰。
[0012]在一些实施例中，方法还包括下阈值，并且如果控制信号的无穷范数(∞
‑
范数)超过上阈值，则故障检测算法指示故障状况，并且如果控制信号的无穷范数小于下阈值，则故障检测算法不指示故障状况。如果控制信号的无穷范数在上阈值和下阈值之间，则如果误差信号的p范数超过作为控制信号的无穷范数的函数变化的阈值，则故障检测算法指示故障状况。
[0013]方法还可以包括在误差信号的当前p范数大于误差信号的初始p范数时通过故障检测算法生成故障检测信号的步骤。方法还可以包括在控制信号的当前p范数正在增加时通过故障检测算法生成故障检测信号的步骤。方法还可包括响应于指示故障的故障检测信号使一个或多个迭代学习控制器滤波器失谐的步骤。
[0014]方法还可以包括铸辊控制器控制动态可调节的楔形控制器，并且响应于控制信号，辊隙能够通过楔形控制器来调节。方法还可以包括铸辊控制器响应于控制信号控制膨胀环。
[0015]提供了一种包括具有故障检测的迭代学习控制(ILC)控制器的双辊铸造系统。双辊铸造系统包括一对反向旋转的铸辊，该对反向旋转的铸辊具有在铸辊之间的辊隙并且能够从辊隙向下输送铸带，辊隙可调节，铸辊控制器被配置为响应于控制信号调节铸辊之间的辊隙；铸带传感器，铸带传感器能够测量铸带的至少一个参数并生成带测量信号；以及迭代学习控制(ILC)控制器，ILC控制器与铸带传感器耦合以接收来自铸带传感器的带测量信号并与铸辊控制器耦合以向铸辊控制器提供控制信号。ILC控制器包括故障检测算法和迭代学习控制算法，故障检测算法接收控制信号和带测量信号并生成故障检测信号以指示何时检测到故障状况，迭代学习控制算法基于带测量信号和故障检测信号生成控制信号。故
障检测算法在检测到ILC控制器运行在不保证稳定的状态时或当ILC控制器不满足预定义的性能规范时指示故障状况。
附图说明
[0016]图1是根据本专利技术的一个方面的具有故障检测功能的ILC控制器的框图，该ILC控制器向设备提供控制信号。
[0017]图2是故障检测准则示出为平面的2范数‖e
k
‖2与‖u
k
‖2和迭代k的图表。
[0018]图3是故障检测准则示出为一条线的2范数‖e
k
‖2与‖u
k
‖2的图表。
[0019]图4是2范数‖e
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双辊铸造系统，包括：一对反向旋转的铸辊，该对反向旋转的铸辊在所述铸辊之间具有辊隙并且能够从所述辊隙向下输送铸带，所述辊隙能够调节；铸辊控制器，被配置为响应于控制信号调节所述铸辊之间的所述辊隙；铸带传感器，所述铸带传感器能够测量所述铸带的至少一个参数并生成带测量信号；以及迭代学习控制(ILC)控制器，所述ILC控制器与所述铸带传感器耦合以接收来自所述铸带传感器的带测量信号，并且与所述铸辊控制器耦合以向所述铸辊控制器提供控制信号，所述ILC控制器包括：故障检测算法，所述故障检测算法接收所述控制信号和所述带测量信号，并生成故障检测信号以指示何时检测到故障状况；以及迭代学习控制算法，所述迭代学习控制算法基于所述带测量信号和所述故障检测信号生成所述控制信号；其中当所述故障检测算法检测到所述控制信号超过上控制饱和阈值或所述ILC控制器运行在不保证稳定的状态中的至少一个时，所述故障检测算法指示故障状况。2.根据权利要求1所述的系统，其中将所述控制信号的无穷范数(∞范数)与所述上控制饱和阈值进行比较。3.根据权利要求1所述的系统，还包括下控制饱和阈值，并且如果所述控制信号的无穷范数(∞范数)超过所述上控制饱和阈值，则所述故障检测算法指示故障状况，并且如果所述控制信号的所述无穷范数小于所述下控制饱和阈值，则所述故障检测算法不指示故障状况。4.根据权利要求3所述的系统，其中如果所述控制信号的所述无穷范数在所述上控制饱和阈值和所述下控制饱和阈值之间，则如果误差信号的p范数超过作为所述控制信号的无穷范数的函数变化的阈值，则所述故障检测算法指示故障状况。5.根据权利要求1所述的系统，其中当所述误差信号的当前p范数大于所述误差信号的初始p范数时，所述故障检测算法确定所述ILC控制器运行在不保证稳定的状态。6.根据权利要求1所述的系统，其中当所述控制信号的p范数正在增加时，所述故障检测算法确定所述ILC控制器运行在不保证稳定的状态。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述ILC控制器被配置为响应于指示故障状况的所述故障检测信号重新调谐一个或多个迭代学习控制算法滤波器。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述铸带传感器包括厚度计，所述厚度计测量横跨所述铸带的宽度的间隔中的所述铸带的厚度。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述铸辊控制器还包括动态可调节的楔形控制器，并且响应于来自所述ILC控制器的所述控制信号，所述辊隙能够通过所述楔形控制器来调节。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述铸辊包括用于调节所述辊隙的膨胀环，并且铸辊控制器响应于来自所述ILC控制器的所述控制信号控制所述膨胀环。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述铸带传感器针对至少一个周期性干扰测量所述铸带，并且所述迭代学习控制算法被适配为降低所述至少一个周期性干扰的严重性。
12.一种减少双辊铸造系统中铸带金属产品的周期性干扰的方法，所述双辊铸造系...

【专利技术属性】
技术研发人员：FM布朗，GTC邱，NJ桑达拉姆，HB里斯，
申请(专利权)人：纽科尔公司，
类型：发明
国别省市：