带钢纠偏系统的分析与仿真_万巍.pdf

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1、第32卷第3期武汉工程大学学报Vol.32No.32010年03月J.WuhanInst.Tech.Mar.2010文章编号:167422869(2010)0320100203带钢纠偏系统的分析与仿真万巍,邱震明,邬宗鹏(安徽工业大学工程实践与创新教育中心,安徽马鞍山243002)摘要:介绍了带钢电液纠偏系统的工作原理,建立了带钢纠偏系统的的数学模型,并使用MATLAB进行了仿真分析,系统建立的数学模型对带钢纠偏系统的设计有一定的参考价值.关键词:带钢纠偏;电液伺服;MATLAB仿真中图分类号:TH122文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.167422869.2

2、010.03.026的信号.如此反复,直到带钢不再跑偏,可以获得0引言较高的控制精度.带材纠偏设备是冷轧生产线上的常用设备,普遍应用于酸洗、冷轧、平整、涂镀层、重卷、剪切等机组中.由于受机组各设备的安装精度、辊子的制造精度、辊子使用后的磨损、带材板形不好等各种因素的影响,使带钢在穿带和正常工作时经常出现跑偏现象.带材跑偏不仅会造成带材缺陷、减少成材率,而且还会影响机组的生产能力,甚至对设备造成损害.1带钢纠偏系统的工作原理带钢卷取纠偏电液伺服控制系统如图1所示.该系统由液压能源、电液伺服阀、电流放大器、伺服液压缸、卷取机和光电检测器等部件组成.带钢的跑偏位移是系统的输入量,卷取

3、机(或卷筒的跟踪位移是系统的输出量.输入量和输出量的差图1带钢纠偏控制系统原理图值经光电检测器后由电流放大器放大,放大后的Fig.1Thehoopcorrectsanerrorthecontrol功率信号驱动电液伺服阀动作,进而控制液压缸systemschematicdiagram驱动卷取机(或卷筒)的移动.液压能源为整个系2带钢纠偏系统的建模与仿真统工作提供足够的能量.除此之外,系统中还设置了辅助液压缸和液控单向阀组.这时辅助液压缸液压压下控制系统的方框图如图2所示,主有两个作用:一是在卷完一卷要切断带钢前,将光要由伺服放大器、伺服阀、液压缸、传感器等组成电检测器从检测位置退

4、出,而在卷曲下一卷前又的环节组成,液压压下系统的建模主要是对以上[2]能使检测器自动复位对准带边.这样可以避免在各个环节进行数学模型建立和参数选择.换卷过程中损坏光电检测器;二是在卷取不同宽度的带钢时调节光电检测器的位置.液控单向阀组可使伺服液压缸和辅助液压缸有较高的位置精[1]图2液压压下系统的方框图度.Fig.2Thehydraulicpressuredepresses而位移则通过线性传感器测得,与伺服放大systempsblockdiagram系统的输出信号进行比较,给出液压缸继续动作收稿日期:2009212226作者简介:万巍(19672),男,湖南湘乡人,工程师,硕士

5、.研究方向:工程实践教学与科研.第3期万巍,等:带钢纠偏系统的分析与仿真1012.1动力元件的传递函数40×10-35液压动力原件由伺服阀和液压阀组成,是液QNPs/Psn607的增益,Ksv===IN0.01压伺服控制系统的关键部件,它的动态特性在很-235.63×10m/sA;ωsv为伺服阀的频宽,由样本可大程度上决定整个系统的性能.得ωsv=ω-90=2π×43.5=273.18rad/s;ξsv为伺服当以Q0为输入,Xp为输出时,其传递函数为阀的阻尼系数,参考样本频率响应曲线,计算出XP1/A1Q=2(1)ξsv=0.36,则伺服阀的传递函数为Ls2ζs2+s+1ωhω

6、hK-2Qsv5.63×10=2=2取ζhmin=0.30代入上式得到传递函数:Is2ζs2×0.362+s+12+s+1ωsvωsv273.18273.18XP1/A1QL=s22ζ=2.3反馈传感器的传递函数s2+s+1ωhωh传感器可以看作比例环节,由于传感器增益-31/7.85×10uf2大小值可调,取Kf==200V/m.s2×0.3xps2+s+1102102伺服放大器及校正环节的传递函数为2.2伺服阀的传递函数的计算U0(s)1+s/ωrc电液伺服阀既是电液转换元件Gc(s)=Ka·=Ka·(3),又是功率放Ui(s)1+αs/ωrc大元件.它能够将输入的微小电气

7、信号转换为大Ka=0.167A/V[3]功率的液压信号(流量与压力)输出.把液压动力元件、伺服阀及伺服放大器的参Ksv数代入式(1)~(3)传递函数得到带钢纠偏控制系Wsv=2(2)s2ξsv[6]2+s+1统的系统方框图如图3所示.ωsvωsv式(2)中,Wsv为伺服阀的传递函数;Ksv为伺服阀图3带钢纠偏系统控制方框图Fig.3Thehoopcorrectsanerrorthesystemscontrolblockdiagram由系统方框图可得到纠偏控制系统开环Bode图如图4所示.由系

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