连铸扇形段四缸同步液压系统的研究

论文摘要

随着我国工业化和现代化建设的不断深入,我国已经成为了世界上最大的钢铁生产和消费大国,企业对钢材的需求量增加的同时对钢材质量也提出了更高的要求。本课题是以某钢铁公司的科技攻关项目“连铸扇形段辊缝调节”中的四缸同步液压控制系统为研究对象,采用伺服阀提高系统的位置控制精度和系统的响应能力。论文开始对连铸技术国内外发展状况进行了概述,然后通过对连铸扇形段结构的分析以及多缸同步实现方法的了解,确定本课题采用阀控非对称缸伺服系统。在一定的假设条件下建立了阀控非对称缸的数学模型,并对相关的参数进行了详细的推导和求解。在建好数学模型的基础上,利用MATLAB/Simulink仿真软件对未加控制器的四缸运动进行了仿真,通过仔细分析,明确了采用控制策略的必要性。随后对PID控制和模糊控制进行了阐述,并对在PID控制策略作用下的四缸运动进行了仿真,通过对仿真结果的分析,找出了常规PID控制器在本课题中的局限性,最后采用了模糊控制和PID控制相结合的控制策略对四缸同步系统进行控制。仿真结果表明,在模糊PID控制作用下连铸扇形段四缸运动在误差允许范围内实现了同步,同步误差小于1%。同时,当系统受到较大的外力冲击时,四缸也能够迅速的同步提升,保护了液压系统免受损坏,达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及来源
• 1.2 连铸技术概述及国内外发展
• 1.2.1 连铸技术概述
• 1.2.2 连铸技术国内外发展状况
• 1.3 同步驱动技术的应用及实现方法
• 1.3.1 同步驱动技术的应用
• 1.3.2 同步运动实现方法
• 1.4 本论文主要工作
• 第2章 四缸同步液压系统的设计与计算
• 2.1 系统技术性能要求与设计
• 2.1.1 系统技术性能要求
• 2.1.2 四缸同步液压系统设计
• 2.2 液压元件的选择及参数计算
• 2.2.1 供油压力选择
• 2.2.2 伺服缸参数的确定
• 2.2.3 伺服阀参数的确定
• 2.2.4 泵的选择
• 2.2.5 管件的选择
• 2.2.6 过滤器的选择
• 第3章 连铸扇形段液压系统建模与分析
• 3.1 液压系统常见的建模方法
• 3.1.1 微分方程建模
• 3.1.2 传递函数与方框图建模
• 3.1.3 状态空间法建模
• 3.1.4 功率键合图法建模
• 3.2 液压伺服系统模型的建立
• 3.2.1 物理模型的建立
• 3.2.2 数学模型的建立
• 3.2.2.1 液压缸压下情况
• 3.2.2.2 液压缸提升情况
• 3.3 其它环节模型的建立
• 3.3.1 伺服放大器的传递函数
• 3.3.2 位移传感器的传递函数
• 3.3.3 伺服阀的传递函数
• 3.4 系统总体模型的建立
• 第4章 四缸同步仿真参数确定及仿真研究
• 4.1 液压仿真概述
• 4.1.1 系统仿真的概念
• 4.1.2 仿真技术简介
• 4.2 四缸同步系统仿真参数确定
• 4.2.1 液压油参数
• 4.2.2 位移传感器增益
• 4.2.3 伺服阀传递函数参数确定
• 4.2.4 液压缸仿真模型参数的确定
• 4.2.5 伺服放大器增益确定
• 4.2.6 系统稳定性分析
• 4.3 四缸运动仿真
• 4.3.1 MATLAB简介
• 4.3.2 仿真工具包Simulink的简介
• 4.3.3 在Simulink中建立四缸运动仿真模型
• 第5章 四缸同步液压系统控制策略及仿真
• 5.1 四缸同步液压系统的PID控制
• 5.1.1 PID控制原理
• 5.1.2 PID控制器的应用及参数整定
• 5.1.3 PID控制器的仿真与分析
• 5.2 模糊控制系统及模糊控制器
• 5.2.1 模糊控制及其原理
• 5.2.2 模糊控制器的组成
• 5.2.3 模糊控制器的设计
• 5.3 四缸同步液压系统的模糊PID控制
• 5.3.1 模糊PID控制器原理
• 5.3.2 模糊PID控制器设计
• 5.3.2.1 输入输出变量的确定
• 5.3.2.2 模糊控制规则的设计
• 5.3.2.3 采样时间的确定
• 5.3.3 四缸同步模糊PID控制仿真与分析
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢