卷取机张力控制系统研究

论文摘要

宝钢2050热轧精整线HM08.1是八十年代末引进的热轧板纵切机组,由于使用年代已久,设备老化,技术落后,曾于2003年对该机组的三电系统进行过全面的更新改造。改造后的精整纵切机组以T400张力控制工艺板为核心,实现了机组的分段张力控制,不同程度地满足了生产的需求。本文以精整线上卷取机为背景,对卷取机张力系统的控制特点和控制方式进行了深入地分析研究。论文通过对基于恒线速的张力卷取控制系统分析,建立了卷取系统的数学模型。通过对动态力矩(转动惯量)补偿的计算机数字仿真研究,从理论上弄清了原系统采用模拟控制带来的精度不高的问题。文中对自适应控制原理做了介绍,结合卷取张力控制系统的时变参数变化规律,研究探讨了自适应PID控制算法在张力控制系统中的应用,并以MATLAB为工具,对自适应PID张力控制系统进行了仿真分析,仿真结果证实了用自适应PID控制系统代替原有的常规PID控制的恒线速度张力控制系统的有效性和可行性,较好地消除了系统参数变化对系统性能产生的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 论文的主要研究内容与组织
• 第二章 卷取机张力控制原理与实现
• 2.1 卷取机张力控制方法简要介绍
• 2.2 卷取机间接张力控制原理
• 2.3 基于恒线速度的张力控制系统介绍
• 2.4 本章小结
• 第三章 卷取机张力控制器设计
• 3.1 精整纵切线张力分布情况
• 3.2 卷取机数学模型建立
• 3.3 基于常规PID控制的调节器参数整定
• 3.3.1 电流调节器的设计
• 3.3.2 转速调节器的设计
• 3.4 自适应PID速度控制器的设计
• 3.4.1 自适应控制原理及类型
• 3.4.2 增益自调度PID速度调节器参数整定
• 3.5 本章小结
• 第四章 卷取机动态力矩补偿及卷径计算
• 4.1 卷取机动态力矩补偿
• 4.1.1 钢卷直径变化率
• 4.1.2 转动惯量变化率
• 4.1.3 由电机转速变化造成的惯性力矩
• 4.2 钢卷直径计算方法
• 4.2.1 计数法计算钢卷直径
• 4.2.2 流量相等法计算钢卷直径
• 4.2.3 计算卷径修正值
• 4.2.4 钢卷直径实时数值的输出
• 4.3 小结
• 第五章 卷取机张力控制系统应用分析
• 5.1 生产线概述
• 5.2 卷取系统构成
• 5.2.1 可编程控制器（PLC）
• 5.2.2 现场总线PROFIBUS
• 5.2.3 西门子SIMOREG 6RA70全数字直流传动系统
• 5.2.4 T400介绍及功能分析
• 5.3 卷取张力控制系统仿真对比
• 5.3.1 基于常规PID控制系统仿真
• 5.3.2 基于自适应PID张力控制的系统仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 结语
• 参考文献
• 致谢