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3500mm中厚板轧机AGC计算机控制系统设计

2020-11-29阅读(901)

3500mm中厚板轧机AGC计算机控制系统设计

论文摘要

计算机控制技术促进AGC计算机控制系统的发展。在查阅了大量国内外相关文献的基础上,综述了中厚板轧机AGC技术的发展现状及应用情况,结合我国某钢铁公司中厚板轧钢厂3500mm中厚板轧机AGC计算机控制系统工程项目的设计、调试,主要完成了下面几项工作：讨论了轧机弹跳方程、塑性方程及P-H图等基础理论,分析中厚板轧制的特点,对BISRA-AGC、动态设定型AGC和GM-AGC三种压力AGC模型进行了详细的分析比较,并对其优缺点进行了评价,为AGC控制模型的选择及现场分析调试提供了模型研究。针对中厚板轧机轧制过程控制的特点,选择了合理的计算机系统、计算机网络等等。本文还对本工程AGC计算机控制系统的硬件配置作了详细的描述,介绍其计算机配置、传感器配置及其性能系统设计。从电动、液压APC和液压AGC两个方面来对轧机压下控制系统进行了分析,研究选择适合本系统的相对AGC和绝对AGC相结合的AGC控制方式。分析电机速降曲线及液压缸控制原理及辊缝实际值和设定值的计算,实现了电动、液压联合APC控制系统。利用SIMENS公司的STEP7、WIN CC和Visual C++完成了AGC计算机控制系统程序设计,完成了轧机的基础自动化控制和过程控制功能,实现实时数据的采集与显示。调试完成后,对轧机刚度测试、调零和液压缸阶跃响应的数据进行了记录和分析,轧出钢板的性能和实际应用结果表明各项性能指标均达到了程序设计和现场的要求。结合现场实际应用,建立了液压AGC系统的动态模型,使用MATLAB中的Simulink对现场的数据进行了仿真,离线研究液压AGC系统的动、静态特性。通过分析其开、闭环波德图,得出本系统为稳定系统,经过PID校正后,系统的响应速度提高。分析了轧制过程中轧件来料厚度、轧件塑性系数和液压缸初始油柱高度对出口厚度的影响,为轧机在线的设计和调试提供了离线仿真和优化设计。设计一个单神经元自适应PID控制器取代传统意义上的PID控制器,使得控制的效果得到更为有效的改进,控制精度更加精确。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 中厚板的发展
  • 1.2 中厚板厚度控制
  • 1.3 国内中厚板AGC发展现状
  • 1.4 本论文主要完成内容
  • 第2章 AGC模型及算法研究
  • 2.1 自动厚度控制基本原理
  • 2.1.1 轧机弹性变形和弹跳方程
  • 2.1.2 轧件的塑性变形和轧件塑性方程
  • 2.1.3 钢板轧制的弹塑形曲线及应用
  • 2.1.4 轧件厚度波动的原因
  • 2.2 压力AGC
  • 2.2.1 BISRA-AGC
  • 2.2.2 动态设定型AGC
  • 2.2.3 GM-AGC
  • 2.2.4 Absolute-AGC
  • 2.2.5 AEG AGC和RAL AGC
  • 2.2.6 压力AGC的比较分析
  • 2.3 监控AGC和前馈AGC
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 AGC计算机控制系统结构
  • 3.1 AGC计算机系统简述
  • 3.1.1 一级基础自动化计算机系统
  • 3.1.2 二级过程机控制计算机系统
  • 3.1.3 人机界面（HMI）
  • 3.2 AGC系统检测仪表及伺服阀
  • 3.2.1 红外线测温仪
  • 3.2.2 顶帽位移传感器
  • 3.2.3 液压缸位移传感器
  • 3.2.4 液压缸内油压传感器
  • 3.2.5 热金属检测器HMD
  • 3.2.6 伺服阀
  • 3.2.7 伺服阀放大器
  • 3.3 AGC计算机系统设计目标和要求
  • 3.3.1 AGC计算机系统设计目标
  • 3.3.2 AGC计算机系统设计要求
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 轧机电动、液压联合控制系统
  • 4.1 位置自动控制（APC）
  • 4.1.1 电动位置自动控制（EAPC）
  • 4.1.2 液压位置自动控制（HAPC）
  • 4.2 辊缝计算和辊缝设定
  • 4.2.1 实际辊缝的计算
  • 4.2.2 辊缝的设定
  • 4.2.3 电液联合辊缝控制的特点
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 AGC计算机控制系统程序设计
  • 5.1 AGC系统的软件平台
  • 5.1.1 PLC编程软件
  • 5.1.2 监控组态软件WIN CC
  • 5.2 基础自动化控制系统
  • 5.2.1 S7-400程序结构
  • 5.2.2 TDC模块+SM500通讯模块
  • 5.3 上位机控制系统
  • 5.4 数据采集
  • 5.4.1 HMI功能
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 液压控制系统的模型分析
  • 6.1 AGC液压位置伺服控制系统模型
  • 6.1.1 控制元件方程
  • 6.1.2 液压缸的流量连续方程
  • 6.1.3 液压缸的负载力平衡方程
  • 6.1.4 背压回油管道
  • 6.1.5 位移传感器和压力传感器
  • 6.1.6 控制调节器
  • 6.1.7 系统稳态误差分析
  • 6.1.8 实例分析及其仿真
  • 6.2 ZIEGLER-NICHOLS（齐格勒-尼科尔斯）整定法则
  • 6.3 液压缸动态响应仿真测试
  • 6.3.1 轧件入口厚度波动对出口厚度的影响
  • 6.3.2 轧件的塑性系数变化对出口厚度的影响
  • 6.3.3 液压缸初始位置变化的影响
  • 6.4 本章小结
  • 第7章 液压AGC控制系统的改进及仿真
  • 7.1 液压系统的控制算法分析
  • 7.2 神经网络控制器的设计与实现
  • 7.2.1 神经网络控制
  • 7.2.2 神经网络在控制中的主要应用
  • 7.2.3 单神经元PID自适应控制分类
  • 7.2.4 单神经自适应PID控制结构
  • 7.2.5 控制算法仿真分析
  • 7.3 本章小结
  • 第8章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录

    • 相关论文文献

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