六辊冷轧机液压系统设计及动态仿真研究

论文摘要

液压系统作为六辊可逆冷轧机的重要组成部分,对六辊可逆冷轧机的系统特性起着举足轻重的作用,所以液压系统在六辊可逆冷轧机中处于不容忽视的地位。因此,对六辊冷轧机进行深入细致的研究,弄清其设计思想与技术难点,无疑对于国内冷轧机技术的发展具有重要的理论意义和实际价值。基于上述思想,本文以六辊冷轧机的液压控制系统为研究对象,合理简化系统模型,使其更加适用于工程实际。在此基础上,重点分析研究了液压控制系统的静态设计、厚度控制系统、液压弯辊控制系统,论文所涉及到的主要内容有:液压系统元器件的设计与选型、厚度控制系统的频域和时域模型的建立与分析、弯辊控制系统的频域和时域模型的建立与分析。本文在充分研究了力控制伺服系统模型建立方法的基础上,通过建立各个元件的动态方程,然后再组成系统的整体模型,同时在建模中尽可能考虑到了一些非线性因素影响,最终建立了系统的频域模型和时域模型,在此基础上利用MATLAB的Simulink仿真工具箱对系统进行了仿真计算,并对仿真结果进行了分析,其仿真方法和设计的准确性有一定的先进性和创新性。同时,由于液压伺服控制系统受应用环境复杂、负载变化和干扰因素耦合影响,系统具有很大的非线性,所以在控制系统中加入了PID、非线性PID和模糊控制等控制策略,提升了系统的动态特性,对系统的响应频率和精度的起到了很好的控制效果。最后,把VC++和MATLAB联合编程用于液压控制系统仿真软件的开发上,实现用VC++动态调用MATLAB应用程序。编制可视化仿真软件,为相关工程技术人员提供了很好的分析与设计工具。本文所依托的课题的模型及软件现已成功应用于液压控制系统的设计分析之中。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 液压技术的现状
• 1.3 现代液压仿真技术及软件
• 1.4 六辊冷轧机液压系统特点及分析
• 1.4.1 液压伺服系统
• 1.4.2 液压伺服系统工作原理
• 1.4.3 液压伺服系统的组成
• 1.4.4 液压伺服系统的应用
• 1.5 本论文的研究内容
• 2 六辊冷轧机液压系统设计
• 2.1 液压系统静态设计的步骤
• 2.1.1 分析系统工况、明确设计任务
• 2.1.2 液压系统的方案设计
• 2.2 液压缸的设计
• 2.2.1 工作辊液压缸的设计
• 2.2.2 中间辊液压缸的设计
• 2.2.3 工作辊负弯辊的选型
• 2.2.4 支承辊平衡缸的设计
• 2.3 伺服阀的选型
• 2.4 泵的选型
• 2.4.1 泵的压力计算
• 2.4.2 液压系统总流量计算
• 2.5 蓄能器的选型
• 2.5.1 蓄能器流量计算
• 2.5.2 蓄能器利用容积 ΔV 计算
• 0 的确定'>2.5.3 蓄能器充气压力p₀的确定
• 2.5.4 蓄能器数目验算
• 2.6 液压系统原理图
• 2.7 本章小结
• 3 AGC自动厚度控制系统动态仿真
• 3.1 引言
• 3.2 冷轧机厚度控制系统的功能及类型
• 3.3 AGC 控制系统原理图
• 3.4 液压系统AGC 仿真
• 3.4.1 仿真参数的确定
• 3.4.2 仿真参数的说明
• 3.4.3 频域分析
• 3.4.4 时域分析
• 3.5 本章小结
• 4 液压弯辊系统动态仿真
• 4.1 引言
• 4.2 液压弯辊系统的频域数学模型建立
• 4.2.1 电控制网络模型
• 4.2.2 伺服阀模型
• 4.2.3 液压缸的力平衡方程
• 4.2.4 液压缸的流量连续方程
• 4.2.5 压力传感器模型
• 4.2.6 加法器的数学模型
• 4.2.7 液压弯辊系统的频域方框图
• 4.3 液压弯辊电液伺服系统的时域数学模型
• 4.3.1 电控制网络模型
• 4.3.2 伺服阀数学模型
• 4.3.3 软管数学模型
• 4.3.4 液压缸的流量连续方程
• 4.3.5 液压缸的力平衡方程
• 4.3.6 压力传感器数学模型
• 4.3.7 加法器的数学模型
• 4.4 仿真参数
• 4.5 数学模型在仿真软件上的实现
• 4.6 仿真计算结果一览表
• 4.7 本章小结
• 5 控制策略在六辊冷轧机液压系统中的应用
• 5.1 PID 调节
• 5.1.1 PID 控制原理
• 5.1.2 PID 控制器数学模型
• 5.1.3 PID 仿真
• 5.1.4 改进线性PID 的基本途径
• 5.2 非线性PID 控制器
• 5.2.1 非线性控制系统的分析方法
• 5.2.2 非线性PID 控制器的结构及理论分析
• 5.2.3 数值仿真说明
• 5.2.4 对非线性PID 控制器发展的展望
• 5.3 模糊控制策略
• 5.3.1 模糊控制原理
• 5.3.2 模糊控制算法的设计
• 5.3.3 基本模糊查询表的建立
• 5.3.4 模糊控制仿真
• 5.4 本章小结
• 6 仿真软件的设计
• 6.1 软件设计思想阐述
• 6.1.1 软件开发过程简介
• 6.1.2 软件总体设计和详细设计
• 6.2 算法介绍
• 6.2.1 波德图的基本算法
• 6.2.2 奈奎斯特图的算法
• 6.2.3 根轨迹图的基本算法
• 6.3 MATLAB 与VC++的混合编程
• 6.3.1 混合编程的方法
• 6.3.2 MATLAB 引擎及其接口调用
• 6.4 软件特点及功能界面展示
• 6.4.1 软件特点说明
• 6.4.2 部分功能界面展示
• 6.5 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录