热连轧机组活套装置液压伺服控制系统设计研究

论文摘要

在热连轧机组中,机架间的恒定张力通常是靠活套来维持。活套是一种带有自由辊的机构,这个自由辊在带钢穿带后就会上升并高于轧制线。带钢的张力及活套的上升情况都是受连续监控的。当活套上升到预定的目标位置时,控制系统就要使机架间的张力达到其目标值。如果张力目标值是活套在偏离目标位置处达到的,就需要调节相邻机架的轧辊速度。目前,国内重型机械制造企业自主设计的热连轧机组很少,对于活套装置液压伺服控制系统的研究还不够深入。由于设备的设计、使用及改造具有很大经济效益和社会效益,国内制造企业应具有自主进行研发和设计的能力。为此,中国第二重型机械集团公司将活套装置液压伺服控制系统作为科研课题进行研究,其目的是提高我厂的设计水平,为设备的国产化设计提供理论依据和技术支持。本文着重于研究热连轧机组活套装置液压伺服控制系统的整体性能,论文主要进行了以下研究工作:①分析活套装置液压伺服控制系统的工作原理及其负载模型通过对活套转动装置的分析,了解液压活套控制系统的工作原理;分析该装置的负载模型,得出其转角与油缸活塞位移、负载与油缸活塞位移均为非线性关系;由于经典控制理论的需要,利用回归分析将非线性模型转变为线性化模型。通过分析可以知道该控制系统可分为位移控制环和压力控制环。②液压伺服控制系统数学模型的建立对活套装置液压伺服控制系统进行必要的简化,针对活套装置液压伺服控制系统,分别对负载、伺服放大器、液压伺服阀、液压缸、位移传感器等建立相应的数学模型,并做相应的变换,最终得到该控制系统的数学模型。③液压伺服控制系统的动态仿真运用软件MATLAB的工具箱SIMULINK建立动态结构图,根据实际工况确定动态特性仿真参数,得出活套装置液压控制系统控制量的仿真曲线,并研究控制系统的稳定性、快速性及准确性。同时,改变系统的可变参数并进行仿真,找出影响系统动态特性的主要因素。本文的研究结果对板带热连轧机组的活套装置设计提供了理论依据和指导作用,具有很强的实用性。本课题的研究成果已成功应用于中国第二重型机械集团公司对活套装置液压伺服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 概述
• 1.1.1 活套装置简介
• 1.1.2 活套装置的分类
• 1.2 液压伺服系统介绍
• 1.2.1 液压伺服系统的工作原理
• 1.2.2 液压伺服系统的组成和分类
• 1.2.3 液压伺服系统的优缺点
• 1.2.4 液压伺服系统的应用
• 1.3 近代控制策略在液压伺服控制的应用概况
• 1.4 国内外现状
• 1.5 课题学术和实用意义
• 1.6 本课题研究内容
• 1.7 本课题解决的关键技术
• 2 活套装置的机构分析
• 2.1 活套装置的机构简化
• 2.2 活套转动装置运动分析
• 2.2.1 活套转动装置中各参数分析与计算
• 2.2.2 活套转动装置的受力分析
• 2.3 活套转动装置负载模型的线性化处理
• 2.3.1 回归分析理论
• 2.3.2 模型线性化处理
• 2.4 本章小结
• 3 液压活套控制系统的建模
• 3.1 液压活套系统的工作原理
• 3.2 数学模型的建立
• 3.2.1 电控制网络模型
• 3.2.2 伺服阀模型
• 3.2.3 液压缸负载模型
• 3.2.4 液压缸流量连续性模型
• 3.2.5 传感器模型
• 3.2.6 加法器模型
• 3.2.7 软管模型
• 3.3 相关参数的确定
• 3.4 本章小结
• 4 液压活套控制系统的仿真
• 4.1 仿真概述
• 4.1.1 仿真软件介绍
• 4.1.2 液压活套控制系统的SIMULINK仿真
• 4.2 液压活套控制系统的频域仿真
• 4.2.1 液压活套控制系统的频域仿真简介
• 4.2.2 液压活套位移控制环频域仿真
• 4.2.3 液压活套张力控制环的频域仿真
• 4.3 液压活套控制系统的时域仿真
• 4.3.1 时域分析简介
• 4.3.2 液压活套位移控制环时域仿真
• 4.3.3 液压活套张力控制环时域仿真
• 4.4 本章小结
• 5 可变参数对系统动态特性的影响
• 5.1 额定流量对系统动态特性的影响
• 5.2 油源压力对系统动态特性的影响
• 5.3 放大系数对系统动态特性的影响
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献