全液压滚切剪比例伺服控制策略及实验研究

发布时间：2017-10-05 15:47

  本文关键词：全液压滚切剪比例伺服控制策略及实验研究

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【摘要】：我国作为世界钢铁用量的第一大国，国内钢厂年产量也在日益增加，但是生产质量还与国外有一定的差距，这就要求国内钢厂的生产质量要从粗犷型向高品质型发展，使得钢厂必须进行技术改造，才能满足钢铁质量的需求。中厚板生产线上主体设备有：轧机、矫直机、双边剪、定尺剪等。轧机和矫直机的改造目前在国内大部分钢厂已经基本完成，对于双边剪和定尺剪，基本上还在沿用50~60年代的斜刃剪，为了改变这一现状，太原科技大学的科研团队经过几年的悉心研发，成功的开发并向市场推出了多台全液压滚切剪。全液压滚切剪是由两液压缸作为动力源带动上剪刃做近似纯滚动剪切，这样的剪切机构可以减少上剪刃与下剪刃之间的相对滑动，使得剪下的料头无弯曲现象，这种近似纯滚动剪切就是未来发展的方向。其核心控制内容就是要求两液压缸必须严格按照一定的位置曲线协同运动才能保证近似纯滚动剪切，这也就对液压滚切剪两个主缸的位置控制系统及其控制精度提出了更高的要求。 现代轧钢自动化控制中单台成套控制系统的控制架构和控制策略在全线过程自动化控制中的重要性越来越明显。如全液压滚切剪剪切过程中的诸多变量：钢板厚度、咬入角、摩擦力、液压油弹性模量、流量系数、阻尼比等对剪切效果有着很大的影响，这就要求控制系统中所采取的控制策略具有一定自适应的能力。然而目前在全液压滚切剪两个主缸的位置控制系统中采用的PID控制算法，当负载发生或上剪刃切入角度发生一定变化的时候，系统无法去应对这种变化，需要人工进行动态调整，影响了生产效率。 以太原科技大学为绍兴某钢厂设计的全液压滚切剪为背景，首先对液压滚切剪的机械、液压原理进行了分析，对电液比例伺服控制部分进行了深入的研究，对控制系统的比例放大器环节、比例伺服阀环节、负载环节和检测反馈环节建立了数学模型，同时对系统的动态参数如速度增益、液压阻尼比、液压缸固有频率、内泄漏系数、液压油体积弹性模量等做了优化分析。其次针对传统的PID算法以及模糊PID控制器进行了研究并且做了仿真实验，在此基础上提出了自适应交互PID控制算法，并进行了仿真对比。在仿真结果的基础上，通过现场进行了实际测试，结果表明新提出的自适应交互PID算法，具备一定的自适应能力，可以满足在某些工况改变的情况下自动调节参数使得优化后的PID参数更好的适应于滚切剪中的应用，从而生产质量得到了提高。最后，，利用C++语言开发出基于自适应交互PID算法的控制系统应用软件。
【关键词】：全液压滚切剪 比例伺服 数学模型 自适应交互 PID 模糊 控制器
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG333.21;TH137
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景介绍10-11
• 1.2 滚切剪国内外研究现状11-12
• 1.3 电液比例伺服技术发展状况12-13
• 1.4 课题的研究目的及意义13-14
• 1.5 论文主要研究内容14-16
• 第二章 全液压滚切剪的组成及控制架构设计16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 全液压滚切剪运动过程解析16-17
• 2.3 全液压滚切剪硬件构成17-19
• 2.3.1 机械部分17-18
• 2.3.2 液压部分18-19
• 2.4 全液压滚切剪控制系统的控制架构19-23
• 2.4.1 控制系统架构组成19-21
• 2.4.2 全液压滚切剪控制系统架构21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 电液比例伺服系统数学建模24-36
• 3.1 引言24
• 3.2 电液比例伺服控制技术原理24-25
• 3.3 电液比例伺服系统各环节模型建立25-32
• 3.3.1 比例放大器环节25-26
• 3.3.2 比例伺服阀环节26-28
• 3.3.3 负载环节28-31
• 3.3.4 检测反馈环节31-32
• 3.4 电液比例伺服系统动态参数的分析32-33
• 3.4.1 对速度增益、液压阻尼比的分析32-33
• 3.4.2 对液压缸固有频率、稳定性、内泄漏系数的分析33
• 3.4.3 对体积弹性模量的分析33
• 3.5 被控系统的传递函数33-34
• 3.6 本章小结34-36
• 第四章 电液比例伺服系统的控制策略研究36-54
• 4.1 引言36
• 4.2 PID 控制理论及控制算法设计36-42
• 4.2.1 数字 PID 控制算法38-40
• 4.2.2 PID 控制器参数整定40
• 4.2.3 系统仿真研究40-42
• 4.3 模糊 PID 控制理论及控制算法设计42-49
• 4.3.1 模糊控制理论及模糊 PID42-44
• 4.3.2 模糊 PID 控制器设计44-47
• 4.3.3 系统仿真研究47-49
• 4.4 自适应交互 PID 控制理论及控制算法设计49-52
• 4.4.1 自适应交互算法49-50
• 4.4.2 自适应交互 PID 控制器设计50-51
• 4.4.3 系统仿真研究51-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第五章 电液比例伺服系统的软件设计及实验分析54-70
• 5.1 引言54
• 5.2 全液压滚切剪电液比例伺服系统的软件设计54-60
• 5.2.1 客户端软件开发技术基础54-57
• 5.2.2 客户端软件开发57-60
• 5.3 全液压滚切剪控制系统实验研究60-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 攻读学位期间发表的学术论文目录78-80
• 个人简介及联系方式80-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：977661