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：针对滚刺机的启动要求时间短、惯性大，同时电机快速启动易产生较大超调量的问题，对控制管理系统的结构可以进行了分析，并详细分析了交流异步电动机的转动特性，根据引入积分环节对滚刺机控制管理系统的影响，设计了变速积分PID控制器，通过和传统电机启动方法和与加入普通PID的电机启动相比较，仿真出驱动电机转速与时间的响应曲线，证明了变速积分PID在快速性和稳定能力上都明显优于传统PID控制器，能够在3s内稳定地达到设定的最高速度。
摘要：针对滚刺机的启动要求时间短、惯性大，同时电机快速启动易产生较大超调量的问题，对控制管理系统的结构可以进行了分析，并详细分析了交流异步电动机的转动特性，根据引入积分环节对滚刺机控制管理系统的影响，设计了变速积分PID控制器，通过和传统电机启动方法和与加入普通PID的电机启动相比较，仿真出驱动电机转速与时间的响应曲线，证明了变速积分PID在快速性和稳定能力上都明显优于传统PID控制器，能够在3s内稳定地达到设定的最高速度。
滚刺机用于钢厂连铸生产线系统中，对滚刺电机的快速启动控制能否有效是去除毛刺的关键，滚刺机辊重很大，要求在3s的时间内达到设定的最高速度。因此，滚刺电机的启动应满足快速性、高精度、高自动化的要求。目前，滚刺电机仍采用传统的自然启动方法和加入普通PID (Proportion Integration Differentiation)进行启动控制。传统的启动方法时间相对来说比较长，普通的PID控制器难于协调快速性和稳定能力之间的矛盾，在相当多的情况下，两者都不能取得令人满意的效果。近年来，电机快速启动的设计吸收新的控制思想，利用计算机的优势形成了模糊PID、自适应PID、神经网络PID、积分分离PID等多种控制器，取得了较为满意的效果。针对滚刺机惯性大的特点，将变速积分PID引入到鞍钢3号连铸机的滚刺机控制管理系统中，并进行了现场测试，根据结果得出，变速积分PID能够克服滚刺机在快速启动时易产生较大超调量的问题。并用MATLAB对算法进行了仿线 控制管理系统结构及性能要求
滚刺机启动控制管理系统主要由触摸屏、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller， PLC)(S7-300型)和监测装置三大部分所组成。系统组成框图如图1所示。
可编程逻辑控制器是整个控制管理系统的核心控制单元，PLC 直接与现场各类设备相连接，对所连接的设备实施监测与控制，它一方面接收光电编码器传来的检测信号，另一方面将寄存器中的数据上传至触摸屏，触摸屏显示PLC提供的数据信息，并向PLC发送指令控制程序运行，完成控制功能。其中，变频器与PLC采用USS (United States Standard)协议对电机的运作时的状态来控制和监视。图1中要求电动机能在3s内由静止快速达到700n/min方可达到要求。
和Uc为电机的定子电压，ia、ib和ic为电机的定子电流，ψa、ψb和ψc为电机的定子绕组磁链，r1为电机的定子绕组电阻，p1为对时间的微分算子。2) 转子电压方程为：(2)
和Uc为电机的转子电压，ia、ib和ic为电机的转子电流，ψa、ψb和ψc为电机的转子绕组磁链，r2为电机的转子绕组，p1为电阻对时间的微分算子。3)异步机的磁链方程为：(3)
5) 汇总定、转子电压方程和磁链方程，再加上电机的运动方程，我们大家可以得到基本微分方程表示的交流电机数学模型 如下：
负载在电机轴上的有效转动惯量与减速比的平方成反比，即故负载可以忽略不计，只对电机进行数学建模。根据电机所选型号及主要参数可得电机的传递函数：
根据图3速度响应曲线能够获得传统的电机自然启动速度平稳，操纵控制方便，维护简单，但系统存在着静差，同时启动时间太长。
根据图3速度响应曲线能得出电机的自然启动不能满足电机快速启动的要求，在控制管理系统中最常用的算法是PID 控制。常规的PID 控制管理系统由PID 控制器和被控对象组成，其控制管理系统原理如图4所示，控制规律为：
。普通的PID控制器引入积分环节的目的是消除静态误差，提高控制精度。但是在启动和开始阶段，系统的设定值和检测值有几率存在较大的偏差，这样一个时间段有积分作用会造成PID运算中积分的积累，使得控制量超过执行机构可能的最大动作范围，会引起较大的超调，甚至引起系统的震荡。因此，考虑使用变速积分PID，根据偏差的变化，调整加入的积分作用，既能减少超调量，又能使控制性能得到较大的改善。
本文来源于中国科技期刊《电子科技类产品世界》2016年第9期第61页，欢迎您写论文时引用，并标注明确出处。
