基于滑模变结构冷轧带钢活套张力控制研究

论文摘要

活套是冷轧带钢生产线中的一个重要环节,其承上启下的作用是实现连续生产的关键；能否满足活套控制的技术要求,直接关系到冷轧带钢整个生产线的运行情况；而连续生产过程中稳定的张力是防止带钢跑偏和保证带钢产品质量的基础,活套带钢的张力也需要保持稳定。因此,对冷轧带钢活套张力进行精确有效地控制,是保证生产顺利进行和生产质量的一项重要措施。本文以热镀锌生产线为背景,以立式入口活套为研究对象,分析了活套的基本控制要求和活套张力控制的基本原理及方法。由于冷轧带钢活套的控制过程比较复杂,活套的工作状态包括多种情况,总体分为稳态阶段和动态阶段,两种阶段的张力控制过程差别较大,因此设计新的活套张力控制系统,使活套在这两种阶段按照不同的控制方式运行,优化控制过程。又由于在冷轧带钢的生产过程中,要频繁地进行充套和放套,其动态过程不同,控制要求也不同,即系统的参数在频繁地发生改变。为此,采用滑模变结构这种对系统参数变化鲁棒性强的控制方法来设计活套动态阶段的张力控制器,并针对滑模变结构控制中的抖振问题,采用张力辊与活套配合控制的方式,有效地削弱滑动模态阶段的抖振现象,最终实现快速、准确、稳定的张力控制效果。最后,通过仿真分析了活套张力滑模变结构控制系统的控制性能,并与常规PID的仿真结果进行了性能比较,表明本文设计的滑模变结构控制系统不仅具有较好的跟踪设定值和抗扰动性能,而且能够更好地适应参数的变化,实现了对复杂的活套张力控制系统的有效控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 带钢热镀锌生产线的发展
• 1.3 冷轧带钢活套张力控制的研究现状
• 1.3.1 冷轧带钢张力控制的研究现状
• 1.3.2 冷轧带钢活套的研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 冷轧带钢入口活套的工作过程
• 2.1 冷轧带钢热镀锌入口活套工艺
• 2.1.1 冷轧带钢热镀锌的基本工艺
• 2.1.2 热镀锌入口活套装置
• 2.2 冷轧带钢入口活套的基本控制
• 2.2.1 入口活套控制技术要求
• 2.2.2 入口活套的套量控制
• 2.2.3 入口活套的速度控制
• 2.3 本章小结
• 第3章 冷轧带钢入口活套的张力控制
• 3.1 冷轧带钢入口活套的张力要求
• 3.1.1 带钢张力的种类
• 3.1.2 带钢张力的作用及影响
• 3.1.3 带钢张力产生的原理
• 3.1.4 冷轧带钢入口活套张力分析
• 3.2 冷轧带钢入口活套张力控制方法
• 3.2.1 张力控制方式及原理
• 3.2.2 入口活套张力控制方式的分析
• 3.2.3 入口活套张力控制的前馈补偿
• 3.2.4 入口活套辅助辊的控制
• 3.3 冷轧带钢张力辊的调节过程
• 3.3.1 张力辊的作用
• 3.3.2 张力辊的工作原理
• 3.3.3 张力辊的控制过程
• 3.4 本章小结
• 第4章 活套张力的滑模变结构控制
• 4.1 入口活套张力控制系统
• 4.1.1 入口活套张力控制系统的设计
• 4.1.2 入口活套张力控制系统中仍然存在的问题
• 4.2 活套张力滑模变结构控制系统的设计
• 4.2.1 活套张力控制的数学模型
• 4.2.2 活套张力滑模变结构控制的设计
• 4.2.3 活套张力滑模变结构控制的分析
• 4.3 活套张力滑模变结构控制抖振问题的解决
• 4.3.1 滑模变结构控制抖振问题分析
• 4.3.2 解决活套张力滑模变结构控制的抖振问题
• 4.4 本章小结
• 第5章 活套张力滑模变结构控制的仿真
• 5.1 活套张力滑模变结构控制仿真模型设计
• 5.2 仿真结果与分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文及教材