环件轧制进给控制模型与仿真研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要环件轧制通过连续局部塑性变形的积累使环件整体壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形，是一种节能节材、生产成本低、轧制品种多及生产效率高的先进制造技术。环件轧制过程中，进给速度是影响产品质量的重要因素之一，而实现稳定轧制也必须以合理的进给速度为前提，因而对环件轧制进给速度的控制显得尤为重要。目前对进给速度控制的研究报道较少。本文设计了一个PI控制器来控制轧环机的进给速度，使轧环机的实际进给速度能跟踪给定的进给速度。本文根据轧环机的工作原理，提出了轧环机进给控制系统的物理模型，并对物理模型中各部件之间的物理关系进行分析，由此得到了描述环件轧制过程的

2、动态方程。通过对动态方程中的参数进行选择，得到了轧环机进给控制系统的数学模型。同时，采用PI控制策略，设计了一个控制器，该控制器可以控制压力辊在轧制过程中按给定的进给速度曲线运动。在此基础上，在M棚AB／SIMUUNK中建立了该控制系统的仿真模型，通过模拟压力辊的动态响应，在理想进给速度与阶梯降速进给速度两种给定进给速度下，考察了控制系统的跟踪性能，同时详细分析了控制器比例增益P、积分增益l对系统跟踪性能的影响规律，确定了控制系统跟踪误差达到最小时的比例、积分控制器增益值。模拟结果表明，该控制系统能产生较快的响应。建立了D56G90轧环机进给控制系统的数学模型和仿真

3、模型，通过模拟压力辊的动态响应，考察了阶梯降速进给速度下此控制系统的跟踪性能。并设计了实验来检验仿真结果。实验结果与仿真结果基本一致，表明此控制系统跟踪性能良好。为了更方便的观察控制系统各物理参数与控制参数对系统跟踪性能的影响，使用MATLAB图形用户界面(GuI)设计了一个控制系统的参数化平台。此平台包括一个图形界面，一个SIMULINK仿真模型和一个M文件。通过在界面上修改参数值，可以实时的观察控制系统的动态跟踪性能，且不需要修改控制系统的仿真模型和M文件，使用方便。用MATLAB语言编写了对控制系统控制参数PI的优化程序。通过此优化程序得到了控制系统在不同控制

4、参数下的误差图，为在SLN生产中减小芯辊实际进给速度与给定进给速度之间的误差提供了一定的理论依据。关键词：环件轧制控制系统进给速度仿真跟踪性能武汉理工大学硕士学位论文AbstractRingrollingisanenergyandmaterialcost—saving,high·versatilityandhigh—efficiencyadvancedmanufacturingtechnology,withwhichthediameteroftheringincreasesandtheprofileisformedastheringcross-sectiondecr

5、easesbycontinuouslypartialplasticdeformationaccumulation．Feedspeedcontrolisoneofthemostimportantfactorstoensurehighqualityoftheringduringringrollingprocess，andrationalfeedspeedisthepreconditionofsteadyrolling．Soitisimportanttocontrolfeedspeedduringringrolling．Rareresearchaboutfeedspeed

6、controlisreportedSOfar．APIcontrollerisdesignedtocontrolthepressurerollmovementtotrackadesiredfeedspeedcurveduringtherollingprocess．Aphysicalmodeloftherollingmillcontrolsystemisintroducedbasedontheworkprincipleofrollingmill．Thedynamicequationsdescribingtheringrollingprocessareobtainedby

7、analyzingthephysicalrelationshipofthemodel．Themathematicmodelisalsoformulatedwhentheparametersinthedynamicaredetermined．Atthesametime，aPIcontrollerisdesignedtocontrolthepressurerollmovementtotrackadesiredfeedspeedcurveduringtherollingprocess．Thenasimulationmodelofthefeedspeedcontrols