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1450冷连轧机弯辊力伺服控制系统仿真分析
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1450冷连轧机弯辊力伺服控制系统仿真分析
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1450 冷连轧机
弯辊力伺服控制系统仿真分析
学院:机械工程学院
班级:级机电控制班
组长:
组员:
指导教师:
时间:2013年 X 月
一、绪论 .............................................................................................................1
1 课题背景 ..................................................................................................1
2 液压弯辊装置 ..........................................................................................1
3 液压伺服控制系统介绍 ..........................................................................3
4 液压弯辊力伺服控制系统 ......................................................................3
二、弯辊力电液伺服系统的数学模型 .............................................................4
1 弯辊力电液伺服系统的简化分析 ..........................................................4
2 弯辊力电液伺服系统的数学模型 ..........................................................5
2.1 电液伺服阀的数学模型 ..............................................................5
2.2 四通阀控缸的数学模型 ..............................................................6
2.3 电液力控制数学模型 ................................................................11
三、液压弯辊控制系统的仿真研究 ...............................................................13
1 仿真参数的确定及说明 ........................................................................13
1.1 参数计算 ....................................................................................14
1.2 系统参数汇总 ............................................................................15
2 系统的频域响应分析 ............................................................................16
3 系统的时间响应特性 ............................................................................19
四、结果分析 ...................................................................................................20
五、心得体会 ...................................................................................................20
参考文献 ...........................................................................................................20
1
一、绪论
1 课题背景
液压弯辊技术是一种最常用也最有效的板形控制手段,该技术首先出
现于 60 年代,由于其技术上的难度和基础研究起步较晚。近几年来随着
生产的发展和科学技术的进步,对于板带材的几何尺寸精度的要求越来越
严格,产品质量越来越难以满足市场的要求。因此,提高液压弯辊技术水
平将成为板带加工技术发展的重要课题之一。
随着钢铁行业的飞速发展,对于弯辊技术的研究成了热门课题,其中
对于轧制理论和弯辊力的设定有了一些进步。但是由于液压弯辊系统是一
套涵盖液压和轧制的综合系统,液压系统的设计水平直接影响整个弯辊系
统的性能,特别是液压系统的稳定性和动态响应性能,更是关系到整个弯
辊系统的成败。目前国内对液压弯辊力控制系统的研究还较少,对液压弯
辊系统的设计,一般是参照国外同类液压弯辊系统相类比来进行设计,类
比的设计方法由于缺乏设计的理论依据,有很大的缺陷性,只能用于型号
相似的弯辊系统。
本文针对 1450 冷连轧机液压弯辊系统进行系统建模、动静态特性分
析、仿真,以深入研究整个系统,为设计提供依据,并在此基础上,采用
PID 控制的基本原理,使液压弯辊系统的设计过程能够科学化、简单化、
快速化。
2 液压弯辊装置
液压弯辊调节装置的基本原理是:通过装设在轴承座之间的液压缸向
工作辊或支撑辊辊颈施加液压弯辊力,使轧辊产生附加弯曲,来瞬时地改
变轧辊的有效凸度,从而改变承载辊缝形状和轧后带钢的延伸沿横向的分
布,以补偿由于轧制压力和轧辊温度等工艺因素的变化而产生的辊缝形状
的变化,保证生产出高精度的产品。其突出优点是快速、准确,能满足高
速度、高精度轧制的要求,实现板形自动控制,能使一种辊型适应多种规
格产品的需要,便于磨辊,减少了换辊次数,提高了作业率。液压弯辊按
作用的位置不同分类有两种基本方式:弯曲工作辊和弯曲支撑辊。
2
3
3 液压伺服控制系统介绍
液压伺服控制系统,是在液压传动和自动控制理论基础上建立起来的
一种自动控制系统。许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率
一重量比和大功率的液压伺服控制系统的需要不断扩大,促使液压伺服控
制技术迅速发展。特别是反馈控制技术在液压装置中的应用、电子技术与
液压技术的结合,使液压伺服控制系统这门技术不论在元件和系统方面,
还是在理论和应用方面都日趋完善和成熟,并形成了新的学科,成为液压
技术的重要发展方向之一。液压伺服控制除了具有液压传动的各种优点外,
还具有反应快、系统刚度大和控制精度高等优点,因此广泛应用于冶金、
重型机械、锻压机械、起重机械、汽车、飞机、船舶和军事装备等方面。
4 液压弯辊力伺服控制系统
液压弯辊控制系统属于典型的液压伺服控制系统,它可分为手动调节
系统和自动调节系统两类。当采用手动调节系统时,弯辊力的大小是操作
者根据对板形的观测、计算(包括使用计算机计算)或操作经验给定的,而
无主控量(板形)及干扰量的反馈调节。自动调节系统是由传感器检测弯辊
力的变化,再反馈到计算机,由计算机对于液压系统的压力进行调节。显
然,自动调节系统具有更高的精度。根据液压放大元件的不同,液压弯辊
控制系统可分为泵控弯辊系统和阀控弯辊系统。
阀控弯辊系统(节流式)是由伺服阀利用节流原理控制输入执行元件
的流量或压力的系统;这种系统是利用电液伺服阀并通过压力传感器的反
馈来控制弯辊缸的油压,既简单可靠,又能提高弯辊力的控制精度,故为
目前弯辊系统中一种较好的控制方式。本文所研究的1450冷连轧机弯辊力
伺服系统正是采用了液压伺服阀控制系统,其工作原理将在后面详加说明。
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