连铸是钢铁生产的重要环节,结晶器是连铸中铸坯成型的关键设备。伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦(含正弦)振动装置能改善铸坯质量、提高拉速,并具有节能降耗的优点。然而振动系统存在的电机转角到结晶器振动位移的非线性周期函数(逆解非唯一)关系、减速器安装同轴度误差、摩擦非线性等不确定性及其时变负载干扰等问题影响了结晶器振动系统的跟踪精度。因此,为保证连铸结晶器振动装置能够快速精确地跟踪期望的振动波形,本文进行了结晶器振动位移自抗扰控制理论及实验研究。首先,介绍了伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统总体结构和工作原理,给出了数学模型并分析了系统中存在电机转角到结晶器振动位移的非线性周期函数,其逆解非唯一、不利于系统跟踪控制,并给出了一种结晶器振动位移到电机转角的分段映射处理算法以解决周期非线性函数逆解非唯一问题同时进行了仿真研究,为连铸结晶器振动位移系统跟踪控制奠定基础。其次,针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统的数学模型进行离散化处理,并基于自抗扰控制思想设计了一个三阶扩张状态观测器,用于观测结晶器振动位移系统偏心轴相位偏移及时变负载干扰,并设计了非线性误差反馈控制器对系统的跟踪误差和干扰进行抑制和补偿,仿真结果表明所设计控制器的有效性。然后,设计了一种基于参数自调整的自抗扰控制器,来保证连铸结晶器振动位移系统跟踪不同给定波形的精确性及鲁棒性,并采用多目标优化算法离线整定控制器参数,仿真对比验证了所设计的控制器使得系统跟踪精度高,波形切换平稳。最后,利用实验室现有的高速高性能可编程控制模块FM458,编制了伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移跟踪系统的PI控制、自抗扰控制、以及具有参数自调整的自抗扰控制算法的控制程序。通过上位机人机监控系统中监测的实验数据及跟踪曲线进行了实验对比研究,表明了所给出的控制算法均能保证结晶器振动位移的有效跟踪,具有参数自调整的自抗扰控制算法的跟踪控制精度更高。