论文摘要
本文以某1900mm单机架四辊铝带冷轧机为对象,重点研究了冷轧过程中的张力控制。采用SIEMENSE PLC控制器开发了一套实用的张力开环控制系统。指出了常规开环张力控制的不足,深入研究了张力闭环控制算法。提出将模糊智能控制技术应用到常规张力闭环控制中,通过MATLAB下的SIMULINK环境对常规和新型两种控制系统进行仿真研究。结果表明,模糊+PID复合张力控制系统取得了明显优于常规PID控制的控制精度。本文的主要内容和取得的主要成果如下：（1）以张力产生的机理及传动系统的原理为出发点,开发了一套基于最大恒转矩法张力开环设定的控制系统。张力控制采用最大恒转矩法,’并进行动态补偿和锥度张力控制,通过控制电流来控制铝带张力。（2）开环张力控制系统具有稳定性好的优点,但控制精度低,存在稳态误差而且动态补偿效果较差。鉴于开环张力控制系统的缺点,深入研究了张力闭环控制算法。（3）针对常规张力PID闭环控制系统响应较慢的问题,提出采用模糊+PID相复合的控制策略完成张力闭环控制。控制偏差较大时采用模糊控制器,最大程度地提高系统响应速度；控制偏差较小时切换为PID控制,消除系统的稳态误差。通过Simulink仿真实验表明：基于模糊+PID复合控制器的张力闭环控制系统既具有较快的动态响应,又具有较高的稳态精度。（4）基于以上对铝带张力控制的研究,给出了一套合理的冷轧张力计算机控制系统的硬件配置和软件结构。实际的运行结果和曲线表明：张力控制系统运行稳定,稳态轧制过程中张力的波动范围控制在设定值的±1%。本文的研究结果针对单机架铝带冷轧机的张力控制具有很强的实用性和推广价值。
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摘要ABSTRACT第一章 综述1.1 课题背景与意义1.2 张力控制的研究发展现状1.3 本文主要研究内容第二章 单机架铝带冷轧机工艺及设备2.1 产品规格及参数2.2 轧机概况2.3 开卷机及传动系统参数2.4 主轧机及传动系统参数2.5 卷取机及传动系统参数2.6 辅助设备2.6.1 轧制工艺油及过滤机系统2.6.2 高压动力站2.6.3 主动力站2.6.4 油雾净化（排烟）系统2.7 本章小结第三章 单机架铝带冷轧机计算机控制系统3.1 计算机控制系统发展概述3.2 FCS控制系统及现场总线介绍3.3 铝带轧制计算机控制系统配置及PLC组态3.3.1 S7-400 PLC系统3.3.2 S7-300 PLC系统3.3.3 ET200系统3.3.4 ABB DCS800直流调速装置3.3.5 系统的软件平台3.3.5.1 监控组态软件Wincc3.3.5.2 PLC编程软件STEP73.4 本章小结第四章 张力开环控制系统设计4.1 张力控制的基本方法4.2 铝带张力的开环控制策略4.3 卷径计算4.4 张力开环控制系统在现场的实际应用4.5 本章小结第五章 张力闭环控制算法研究5.1 PID控制算法5.1.1 PID控制算法5.1.2 PID控制器特点5.2 模糊控制算法5.2.1 模糊理论相关知识5.2.1.1 模糊集的概念及运算5.2.1.2 隶属度函数5.2.2 模糊控制的基本思想5.2.3 模糊控制系统的组成及基本原理5.2.4 模糊控制器的基本设计方法5.2.4.1 模糊控制器变量的选择5.2.4.2 模糊控制规则的设计5.2.4.3 精确量的模糊化5.2.4.4 模糊推理及模糊量的精确化5.3 模糊+PID控制及其仿真应用5.3.1 模糊PID控制的产生及发展5.3.2 模糊PID控制器基本原理5.3.3 模糊PID控制及仿真应用5.4 本章小结第六章 能耗制动6.1 本系统制动介绍6.1.1 能耗制动基本原理6.1.2 本系统制动基本原理6.2 制动电阻的计算公式6.4 开卷电机动态制动时间计算分析6.5 主轧机电机动态制动时间计算6.6 卷取电机动态制动时间计算6.7 本章小结第七章 结论参考文献致谢
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