无头轧制多级传动系统控制策略的研究与开发

论文摘要

当今世界,全球钢产量飞速增长,在这样一个快速发展的大背景下,中国和其他国家、地方比起来,增速最为强劲。钢产量的迅猛增长对轧制技术提出了迫切要求。无头轧制技术是目前国际上用于钢材生产线的一种最先进的加工方法,是连轧设备工艺及技术方面的最新进展之一。无头连续轧制系统,是基于现场总线的,在强扰动作用下的高阶、非线性、强耦合、时变的机电控制系统。无头连续轧制系统集机械传动控制、回路控制和顺序控制为一体,综合运用了现代控制理论、电气传动技术、电力电子技术、液压控制技术、网络控制技术和顺序控制技术,是对自动化技术的综合应用。无头轧制模拟实验平台是对无头轧制现场设备的模拟和实时再现。目的在于对无头轧制关键环节进行实物仿真和算法编排,以期达到与工业现场相一致的效果,并用于对无头轧制技术的研究和推广。本文研究无头连续轧制的关键控制技术、设计特点,分别介绍了三种控制策略即:常规PID控制,模糊PID控制,模糊自适应PID控制。通过分析证明,在这三种控制策略中,模糊自适应PID控制是一种理想的控制方法。研究过程中对变频器进行参数设置,运用西门子PLC编程软件STEP7设计模糊自适应PID控制器子程序模块,对FM450-1计数模块进行参数设置并调试,最终得出预期结果。实验中控制器参数选择简单,有很高的实用性和通用性。通过无头轧制模拟实验平台实际运行,进一步说明该方案切实可行,具有广泛的推广应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 无头轧制技术的开发背景、现状及其发展趋势
• 1-1-1 无头轧制技术产生的背景
• 1-1-2 无头轧制系统的主要设备以及该技术的优点
• 1-1-3 无头轧制技术的现状与应用前景
• 1-2 河北工业大学无头轧制多级传动模拟实验平台的课题背景，主要研究内容及意义
• 1-2-1 项目简介
• 1-2-2 课题主要任务、课题的意义
• 第二章 无头轧制多级传动模拟实验平台控制系统的构成
• 2-1 无头轧制多级传动模拟实验平台简介
• 2-1-1 无头轧制多级传动模拟实验平台机械结构
• 2-1-2 无头轧制多级传动模拟实验平台电气控制部分
• 2-1-3 无头轧制工艺过程模拟
• 2-2 变频调速系统研究
• 2-2-1 变频器的基本结构和分类、变频调速优点
• 2-2-2 西门子矢量变频器 MM440
• 2-2-3 所选变频器及其参数设定
• 2-3 西门子57-400PLC
• 2-3-1 PLC 综述
• 2-3-2 西门子PLC-400
• 2-3-3 焊机电源简述
• 第三章 控制策略研究
• 3-1 多级传动控制分析
• 3-2 常规 PID 控制
• 3-2-1 常规PID 控制原理
• 3-2-2 常规PID 控制算法
• 3-2-3 常规PID 控制器参数整定的原理和方法
• 3-3 模糊 PID 控制
• 3-3-1 模糊控制器的算法
• 3-3-2 模糊控制器组成
• 3-3-3 模糊PID 控制器的选择
• 3-4 模糊自适应PID 控制原理
• 3-4-1 模糊自适应控制特点
• 3-4-2 模糊自适应PID 控制器原理
• 第四章 软件程序开发
• 4-1 57-400 软件系统及程序开发
• 4-1-1 STEP7 功能与结构
• 4-1-2 组态环境以及梯形图语言简介
• 4-2 PID 系统控制器的选择
• 4-3 模糊自适应PID 控制算法实现与应用
• 4-4 FM450-1 计数模块的调试
• 4-4-1 计数模块的功能与原理
• 4-4-2 计数模块的应用效果
• 第五章 SIMATIC WINCC 在本系统的设计应用
• 5-1 WINCC 简介
• 5-2 WINCC 在系统中的研究应用
• 5-3 无头轧制模拟实验平台实验结果
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果
• 附录 A