冷連軋機軋制力伺服控制系統仿真分析(1)ppt課件

1、1450冷連軋機軋制力伺 服控制系統仿真分析 班級：10級機控三班小組成員： 指點教師：艾超 張偉 日期：2021-7-10背景及目的2伺服缸設計、元件選型345系統模型的建立matlap仿真及特性分析心得與收獲1目錄一、背景及目的 近年來,工業(yè)消費對冷軋薄板的需求量越來越大,對廢質量量的要求也越來越高。厚度偏向是冷軋板帶最重要的尺寸精度目的之一，影響板帶厚度精度的主要要素有:來料本身性能變化所引起的厚度動搖,如熱軋板帶厚度、硬度發(fā)生變化;軋機厚度控制系統調理時各設定參數發(fā)生變化,如輥縫值、機架間張力、軋輥轉速等冷連軋消費的延續(xù)性和復雜性,使在實踐軋機上研討上述各要素對厚度精度的影響不只非常困

2、難而且費用昂貴,因此,研討高精度的冷連軋過程動態(tài)仿真系統具有重要現實意義。一、背景及目的經過本課題的研討，我們要重點掌握以下知識點1、力控制系統設計方法；2、閥控缸力控制系統建模；3、系統穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)精度、呼應 速度分析方法及影響要素； 4、PID 控制的根本原理；一、背景及目的1450冷軋機軋制力伺服控制系統，以力作冷軋機軋制力伺服控制系統，以力作為被調量。該系統主要由液壓泵、放大器、為被調量。該系統主要由液壓泵、放大器、溢流閥、電液伺服閥、液壓缸、壓力傳感器溢流閥、電液伺服閥、液壓缸、壓力傳感器等組成。等組成。 當指令安裝發(fā)出的電壓信號經放大器放大當指令安裝發(fā)出的電壓信號經放大器放大后控制

3、伺服閥的動作，進而控制液壓缸輸出后控制伺服閥的動作，進而控制液壓缸輸出力，該力由壓力傳感器檢測轉換為反響信號，力，該力由壓力傳感器檢測轉換為反響信號，與指令信號相比較，得到偏向電壓信號。此與指令信號相比較，得到偏向電壓信號。此偏向信號經放大后輸入到伺服閥，使伺服閥偏向信號經放大后輸入到伺服閥，使伺服閥產生負載壓差作用于液壓缸活塞上，使輸出產生負載壓差作用于液壓缸活塞上，使輸出力向減小誤差的方向變化，直至輸出力等于力向減小誤差的方向變化，直至輸出力等于指令信號所規(guī)定的值為止。在穩(wěn)態(tài)情況時，指令信號所規(guī)定的值為止。在穩(wěn)態(tài)情況時，輸出力與偏向信號成比例。輸出力與偏向信號成比例。二、伺服缸參數設計、元

4、件選型序號序號參參 數數 項項參數值參數值單位單位1最大負載力 750t2伺服缸行程30mm3液壓油源恒壓油源恒壓變量泵4工作壓力25Mpa5有桿腔背壓3Mpa6油液密度850Kg/m37油液粘度32mm2/s8工作溫度409壓力檢測范圍0-40MPa10壓力檢測輸出有桿腔壓力傳感器4-20 mA11系統剛度5e9N/m二、伺服缸參數設計、元件選型元件參數的設計與選用元件參數的設計與選用液壓缸的設計液壓缸的設計活塞面積：設定活塞桿面積活塞面積：設定活塞桿面積1285.0AA 1A為活塞面積為活塞面積液壓缸力平衡方程：液壓缸力平衡方程：max21211）（FAApAp得：得：22132.0305

5、5.0mmA從而從而mmmd6406384.01，mmd59064085.02等效體積：等效體積：30 . 3 20 . 0 3tVm二、伺服缸參數設計、元件選型二、伺服缸參數設計、元件選型sVAwttn/rad26.97102003. 032. 010721m213821ipcceckk 負載諧振頻率： 由于伺服閥的參數，總流量壓力系數 忽略液壓缸的外泄露那么，計算伺服閥的流量壓力系數為： 液體等效體積彈性模量： 液壓彈簧剛度： 負載固有頻率: 1163108 . 710601025120LLcePQk8107 e942821051043. 132. 0107tpehVAKsKwtm/rad

6、64.8110750105m39ipcceCKK二、伺服缸參數設計、元件選型二、伺服缸參數設計、元件選型 壓力傳感器是HDA3700系列壓力傳感器，采用不銹鋼膜片上的薄層DMS技術，構造簡單、體積小、分量輕、運用壽命長?？傉`差0.5%；壓力范圍6至600bar；信號輸出4-20mA或0-20mA或1-10V；受溫度變化影響極小。壓力和電信號的轉化由傳感器中心部件檢測體和放大電路完成，壓力信號輸出采用0-10V信號。 1.伺服放大器增益 伺服放大增益：2.伺服閥流量增益 伺服閥流量增益：3.伺服閥的傳送函數伺服閥的 阻尼比：伺服閥的固有頻率：伺服閥的傳送函數：三、閥控缸力控制系統的數學模型建立4

7、、閥控缸的傳送函數 閥控液壓缸的動態(tài)可由以下三個根本方程表示： 三、閥控缸力控制系統的數學模型建立ptetips/KXXBsXMPAFsPVPCSXAQPKXKQPPPLPgLLPPLLCVqL負載固有頻率：液壓彈簧與負載彈簧串聯巧合的剛度與阻尼系數比：液壓彈簧與負載彈簧串聯巧合的剛度與負載質量構成的固有頻率：三、閥控缸力控制系統的數學模型建立sKwtm/rad34.8110750105m39sKKAKwhPr/rad1 . 31051102 . 1132. 0108 . 7119102112cesKKwKKwwhmhh/rad5 .150105102 . 1134.81119100閥控缸的阻

8、尼比：閥控缸的傳送函數：5.力傳感增益：三、閥控缸力控制系統的數學模型建立三、閥控缸力控制系統的數學模型建立四、matlap仿真及特性分析階躍信號開環(huán)呼應曲線由由bode圖看出，該系統雖然圖看出，該系統雖然穩(wěn)定，但是由于穿越頻率幾穩(wěn)定，但是由于穿越頻率幾乎為零，所以系統的呼應時乎為零，所以系統的呼應時間會很長，這不滿足系統快間會很長，這不滿足系統快速性的要求。參與速性的要求。參與PI調理，調理，比例環(huán)節(jié)可以提高系統的開比例環(huán)節(jié)可以提高系統的開環(huán)增益，減小系統的穩(wěn)態(tài)誤環(huán)增益，減小系統的穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統的快速性。積差，提高系統的快速性。積分環(huán)節(jié)的參與是系統成為分環(huán)節(jié)的參與是系統成為I型型系統，跟

9、蹤信號才干加強，系統，跟蹤信號才干加強，減小系統的穩(wěn)態(tài)誤差。減小系統的穩(wěn)態(tài)誤差。閉環(huán)bode圖系統的幅頻寬系統的幅頻寬-3dB大于大于1000rad/s，系統的呼應較慢。，系統的呼應較慢。PI校正后的simulink圖PI調理后的階躍呼應PI調理過后開環(huán)bode圖PI校正后的閉環(huán)bode圖系統的上升時間依然較慢，系統的系統的上升時間依然較慢，系統的幅頻寬幅頻寬-3dB比未校正前要大。比未校正前要大。與調理前比較，快速性沒有任何改與調理前比較，快速性沒有任何改善。善。AMESim仿真信號AMESim仿真信號輸入信號輸出信號五、心得收獲經過本次三級工程，我們小組分工協作，積極查找各種資料，結合教師提供的資料，最終完成了本次1450冷連軋機軋制力伺服控制系統仿真分析的工程。經過我們本人查閱資料，對元件的參數和系統的設計