冷连轧机轧制力伺服控制系统仿真分析1

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1、1450冷连轧机轧制力伺服控制系统仿真分析班级：10级机控三班小组成员：指导老师：艾超张伟日期：2013-7-10背景及目的2伺服缸设计、元件选型345系统模型的建立matlap仿真及特性分析心得与收获1目录一、背景及目的近年来,工业生产对冷轧薄板的需求量越来越大,对成品质量的要求也越来越高。厚度偏差Λ是冷轧板带最重要的尺寸精度指标之一，Λ影响板带厚度精度的主要因素有:来料本身性能变化所引起的厚度波动,如热轧板带厚度、硬度发生变化;轧机厚度控制系统调节时各设定参数发生变化,如辊缝值、机架间张力、轧辊转速等Λ冷连轧生产的连续性和复杂性,使在实际轧机上研究

2、上述各因素对厚度精度的影响不仅十分困难而且费用昂贵,因此,研究高精度的冷连轧过程动态仿真系统具有重要现实意义。一、背景及目的通过本课题的研究，我们要重点掌握以下知识点1、力控制系统设计方法；2、阀控缸力控制系统建模；3、系统稳定性、稳态精度、响应速度分析方法及影响因素；4、PID控制的基本原理；一、背景及目的1450冷轧机轧制力伺服控制系统，以力作为被调量。该系统主要由液压泵、放大器、溢流阀、电液伺服阀、液压缸、压力传感器等组成。当指令装置发出的电压信号经放大器放大后控制伺服阀的动作，进而控制液压缸输出力，该力由压力传感器检测转换为反馈信号，与指令信号

3、相比较，得到偏差电压信号。此偏差信号经放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作用于液压缸活塞上，使输出力向减小误差的方向变化，直至输出力等于指令信号所规定的值为止。在稳态情况时，输出力与偏差信号成比例。二、伺服缸参数设计、元件选型序号参数项参数值单位1最大负载力750t2伺服缸行程30mm3液压油源恒压油源恒压变量泵4工作压力25Mpa5有杆腔背压3Mpa6油液密度850Kg/m37油液粘度32mm2/s8工作温度40℃9压力检测范围0-40MPa10压力检测输出有杆腔压力传感器4-20mA11系统刚度5e9N/m二、伺服缸参数设计、元件选型二、伺服

4、缸参数设计、元件选型二、伺服缸参数设计、元件选型负载谐振频率：由于伺服阀的参数，总流量压力系数忽略液压缸的外泄露则，计算伺服阀的流量压力系数为：液体等效体积弹性模量：液压弹簧刚度：负载固有频率:二、伺服缸参数设计、元件选型二、伺服缸参数设计、元件选型压力传感器是HDA3700系列压力传感器，采用不锈钢膜片上的薄层DMS技术，结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长。总误差0.5%；压力范围6至600bar；信号输出4-20mA或0-20mA或1-10V；受温度变化影响极小。压力和电信号的转化由传感器核心部件检测体和放大电路完成，压力信号输出采用0-10V信

5、号。1.伺服放大器增益伺服放大增益：2.伺服阀流量增益伺服阀流量增益：3.伺服阀的传递函数伺服阀的阻尼比：伺服阀的固有频率：伺服阀的传递函数：三、阀控缸力控制系统的数学模型建立4、阀控缸的传递函数阀控液压缸的动态可由以下三个基本方程表示：三、阀控缸力控制系统的数学模型建立负载固有频率：液压弹簧与负载弹簧串联偶合的刚度与阻尼系数比：液压弹簧与负载弹簧串联偶合的刚度与负载质量形成的固有频率：三、阀控缸力控制系统的数学模型建立阀控缸的阻尼比：阀控缸的传递函数：5.力传感增益：三、阀控缸力控制系统的数学模型建立三、阀控缸力控制系统的数学模型建立四、matlap

6、仿真及特性分析阶跃信号开环响应曲线由bode图看出，该系统虽然稳定，但是由于穿越频率几乎为零，所以系统的响应时间会很长，这不满足系统快速性的要求。加入PI调节，比例环节可以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差，提高系统的快速性。积分环节的加入是系统成为I型系统，跟踪信号能力增强，减小系统的稳态误差。闭环bode图系统的幅频宽（-3dB）大于1000rad/s，系统的响应较慢。PI校正后的simulink图PI调节后的阶跃响应PI调节过后开环bode图PI校正后的闭环bode图系统的上升时间仍然较慢，系统的幅频宽（-3dB）比未校正前要大。与调节前比较

7、，快速性没有任何改善。AMESim仿真信号AMESim仿真信号输入信号输出信号五、心得收获通过本次三级项目，我们小组分工合作，积极查找各种资料，结合老师提供的资料，最终完成了本次1450冷连轧机轧制力伺服控制系统仿真分析的项目。通过我们自己查阅资料，对元件的参数和系统的设计有了一定的认识和了解，思路受到了很大的启发，思绪渐渐清晰。在MATLAB仿真期间，尤其是校正期间，我们经过上百次的尝试，最终得出正确的方块图。这次项目对我们掌握相关知识和提升我们的学习能力都有很大的帮助。且这次项目，需要将软件和课本知识结合，将所学知识运用到实际中，使我们得到了很大的

8、锻炼。