冷连轧机液压AGC系统的建模与仿真

发布时间：2017-07-31 02:16

  本文关键词：冷连轧机液压AGC系统的建模与仿真

  更多相关文章： 冷带轧钢 液压伺服控制系统 模糊控制 厚度自动控制 系统仿真

【摘要】：随着现代化工业的快速发展,高质量冷轧带钢的需求量日益增加,轧制方法和轧制技术发展迅速。液压控制系统以其响应速度快的特点,被广泛应用于轧钢控制系统。本文以山东冠洲集团六辊全连续五连轧工程项目中的五机架六辊冷连轧机组AGC控制系统和液压系统为研究基础,以1#机架液压AGC系统为研究对象,通过学习国内外冷轧带钢相关文献资料后,结合轧制理论和现场的调研,对本项目的冷连轧机的液压AGC系统建模,并对所建立的模型进行仿真分析。首先,对现场的生产工艺及其自动化控制系统组成进行学习,其中包括基础自动化(1级)、过程自动化(2级)和HMI界面。同时,了解相关的厚度控制理论和各种厚度控制方式的数学模型,为轧制模型的建立做准备。其次,利用液压伺服控制系统各部件的基本方程,推导出液压AGC系统的开环传递函数。将本项目所采用的各元件的参数代入传递函数表达式,得到传递函数的具体表达形式。以单位阶跃信号作为输入信号,对系统的时域及频域特性进行仿真,分析仿真结果。针对该系统存在的问题,加入PID控制器对系统进行校正,本系统采用的是PI控制,对控制系统进行优化。由于传统PID控制器的PI参数无法根据系统参数的变化而变化,以及液压伺服控制系统对响应速度的快速性要求,提出了结合模糊控制理论,设计模糊PID控制器的方法对系统进行改进。并通过MATLAB仿真软件对改进后的系统进行仿真,验证系统在响应速度、抗干扰能力及在线实时调整PI参数方面具有更好的控制效果。最后,利用前馈控制、反馈控制厚度控制的数学模型及现场轧制数据,以冷连轧机1#机架液压AGC系统的动态模型为基础,应用MATLAB/Simulink软件对所建立的模型进行仿真,分析常规PID控制及模糊PID控制下,对比两种控制策略的出口厚度差曲线。另外,通过将仿真曲线与现场实测曲线对比,验证所建立的轧制模型的准确性和仿真方法的准确性。
【关键词】：冷带轧钢 液压伺服控制系统 模糊控制 厚度自动控制 系统仿真
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 板带轧制技术的发展及现状10-12
• 1.2.1 人工操作阶段10
• 1.2.2 常规自动调整阶段10-11
• 1.2.3 以弹跳方程为基础的计算机控制阶段11-12
• 1.2.4 自动化控制阶段12
• 1.3 本课题主要工作12-14
• 第二章 AGC理论基础及液压AGC系统14-25
• 2.1 AGC的基本概念14-17
• 2.1.1 轧机弹跳方程14-15
• 2.1.2 轧件塑性曲线与P-h图15-16
• 2.1.3 厚度方程16-17
• 2.2 液压AGC系统组成17-18
• 2.3 液压AGC系统的动态模型18-22
• 2.3.1 伺服放大器18
• 2.3.2 电液伺服阀18-19
• 2.3.3 液压缸19-20
• 2.3.4 轧机辊系力学方程20-21
• 2.3.5 位移传感器21-22
• 2.3.6 辊缝传递系数及油缸位移xp与辊缝xh的关系22
• 2.4 液压AGC系统的传递函数和方框图22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 控制策略在液压AGC系统中的应用25-36
• 3.1 未校正系统动态仿真25-27
• 3.1.1 系统动态性能仿真25-26
• 3.1.2 系统相对稳定性的分析26-27
• 3.2 常规PID控制器的设计及系统动态仿真27-29
• 3.3 模糊PID控制器的设计及系统动态仿真29-35
• 3.3.1 输入和输出变量的确定29
• 3.3.2 各变量隶属度函数的确定29-31
• 3.3.3 模糊规则表的建立31-32
• 3.3.4 解模糊方法32
• 3.3.5 模糊PID控制器的仿真32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 现场AGC系统概述及轧制模型的仿真36-50
• 4.1 AGC系统简要框图和自动厚度控制系统36-38
• 4.1.1 AGC系统框图36
• 4.1.2 自动厚度控制系统36-38
• 4.2 1450mm 冷连轧机 1#机架 AGC 系统38-42
• 4.2.1 前馈控制38-39
• 4.2.2 反馈控制39-40
• 4.2.3 物流控制40
• 4.2.4 各种补偿控制方式40
• 4.2.5 1#机架 AGC 系统的数学模型40-42
• 4.3 1#机架 AGC 系统的仿真与实测对比分析42-49
• 4.3.1 1#机架前馈 AGC 厚度仿真42-44
• 4.3.2 1#机架反馈 AGC 厚度仿真44-46
• 4.3.3 1#机架前馈、反馈 AGC 厚度仿真46-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 结论与展望50-52
• 5.1 结论50
• 5.2 课题展望50-52
• 参考文献52-57
• 致谢57-58
• 攻读学位期间发表的学术论文目录58-59

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李谋渭,张阳,张大志,安振刚,尹显东,姚林,于宁,王衍平,蔡恒君;提高鞍钢冷连轧机效能和产品精度的途径[J];钢铁;2001年11期

2 张伟,王益群;冷连轧机动态过程特性的建模与仿真[J];工程设计学报(机械·设备和仪器的开发技术);2002年05期

3 张进之;引进冷连轧机厚控系统分析及改进方案[J];冶金设备;2004年01期

4 王笑波,崔健江,徐忠,黄祺,周坚刚,朱泉封;冷连轧机优化设定计算机子系统的仿真实现[J];冶金自动化;2004年02期

5 何安瑞,张清东,杨荃,许健勇,姜正连,汪晨;现代化冷连轧机的最佳机型配置[J];钢铁;2004年05期

6 白振华,王骏飞;冷连轧机的打滑判断条件及打滑防治措施[J];上海金属;2004年04期

7 石琳,孙玉琴,丁根远;冷连轧机连续系统的优化问题[J];钢铁研究;2004年04期

8 姜正连,许健勇;冷连轧机高精度板厚控制[J];中国冶金;2005年08期

9 邱格君;孙钧;白振华;;1220冷连轧机划痕机理及影响因素分析[J];冶金设备;2007年03期

10 徐俊;周莲莲;胡海东;邱格君;;冷连轧机在线负荷设定技术的研究[J];中国冶金;2007年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 石琳;孙玉琴;丁根远;;冷连轧机连续系统的优化问题[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年

2 石琳;孙玉琴;丁根远;;冷连轧机连续系统的优化问题[A];全国冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年

3 李志勇;叶学卫;;大型冷连轧机马达能力选型技术分析[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

4 车海军;盛建村;李素;杨景明;;冷连轧机动态过程特性的仿真研究[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年

5 朱泉封;周坚刚;王笑波;;冷连轧机轧制过程优化设定技术(无规程轧制)及其应用[A];2001中国钢铁年会论文集（下卷）[C];2001年

6 王骏飞;;冷连轧机打滑判断条件及其影响因素的研究[A];第二届薄钢板质量研讨会论文集[C];2002年

7 姜正连;许健勇;;冷连轧机高精度板厚控制[A];2005中国钢铁年会论文集（第4卷）[C];2005年

8 何安瑞;张清东;杨荃;许健勇;姜正连;汪晨;;宽带钢冷连轧机机型配置理论与应用[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集（4）[C];2003年

9 曹建国;王雁林;张杰;宋木清;贾生晖;宫贵良;;宽幅六辊冷连轧机边降控制窜辊模型研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第十届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2011年

10 李小敬;王燕伟;;唐钢冷连轧机速度优化改造[A];2007年河北省轧钢技术与学术年会论文集（下册）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 米迎新;一重成功制造出2130毫米冷连轧机[N];中国冶金报;2006年

2 本报记者　 崔玲;一重成非洲首家冷连轧机供货商[N];中国工业报;2006年

3 本报记者 经晓萃邋高荆萍;一重为西非提供首条冷连轧机生产线[N];中国工业报;2007年

4 刘东立;“新型八辊冷连轧机”项目获奖[N];中国冶金报;2006年

5 李楠;一重为西非提供首条冷连轧机[N];大连日报;2007年

6 邱洪卫 高媛;唐钢五机架冷连轧机生产创新水平[N];中国冶金报;2007年

7 陈先霖;装备制造国产化的三大问题[N];中国企业报;2001年

8 蔡静 王忠侠;鞍钢60万元酬谢一重[N];中国工业报;2003年

9 德国西马克·德马格公司总裁MichaelHanisch;通向成功的关键因素———先进的工艺和技术[N];中国冶金报;2002年

10 王成喜;达涅利制成新型六机架冷连轧机[N];中国冶金报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 方一鸣;冷连轧机速度系统建模仿真及鲁棒控制研究[D];燕山大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李开拓;冷连轧机动态变规格厚度控制技术研究[D];东北大学;2011年

2 陈云泽;冷连轧机液压AGC系统的建模与仿真[D];太原科技大学;2015年

3 陆金波;2030冷连轧机直接张力系统建模及其鲁棒控制研究[D];燕山大学;2003年

4 赫广才;冷连轧机动态变规格控制系统的研究与应用[D];大连海事大学;2008年

5 窦爱民;冷连轧机核心工艺数学模型的开发与研究[D];燕山大学;2006年

6 石振猛;五机架冷连轧机动态变规格控制模型的研究[D];燕山大学;2012年

7 王旭;基于神经网络的冷连轧机张力系统辨识与控制研究[D];东北大学;2011年

8 陈虎;冷连轧机启动控制方法研究与实现[D];东北大学;2010年

9 董国江;冷连轧机压下系统建模及仿真的研究[D];燕山大学;2002年

10 刘立志;蚁群免疫算法在冷连轧机轧制负荷分配优化中的应用[D];燕山大学;2011年

，

本文编号：597046