1500軋機串輥技術(shù)分析分析

1、1500軋機串輥液壓控制系統(tǒng)仿真分析液壓控制系統(tǒng)三級項目答辯團隊成員：張良壯 邸偉峰 程謙 郭曉宇 柏澤楠 指導(dǎo)教師：趙勁松 權(quán)凌霄214目錄content前言1主要元器件的選擇2閥控非對稱液壓缸系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模3閥控非對稱液壓缸位置控制系統(tǒng)特性分析4影響閥控缸系統(tǒng)頻率特性參數(shù)分析5總結(jié)6Page050815242731前言114選題背景及意義意義軋機串輥技術(shù)工作原理及作用2軋輥串動的概念源于五十年代初期1 9 7 4年日立公司采用軋輥串動技術(shù)，改造成首臺六輥軋機八十年代初, 川崎公司將錐形輥串動技術(shù)用到熱帶鋼軋機上1984年, 首套C V C 輥(連續(xù)可變凸度) 成功如今，曲面軋輥串動被公認(rèn)為是

2、有生命力的技術(shù)工作輥的串輥能連續(xù)調(diào)節(jié)軋輥凸度,從而調(diào)節(jié)輥縫形狀,使其與所軋鋼板的斷面形狀保持一致,還能均勻工作輥磨損。目前在國際和國內(nèi)的板帶生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。514c位置軸向移動行程越大則正凸度越大e位置軸向移動行程越大則負(fù)凸度越大3“a”位置輥縫高度一致，保證板帶平直度工作輥或中間輥的輥面加工成S形瓶狀結(jié)構(gòu), 兩軋輥大小頭在軋機上相互成180方向配置, 可以在軸向相反方向上移動位置控制凸度2022-6-14項目研究目的及要求項目研究目的項目研究目的采用MATLAB、AMESim軟件仿真分析手段，通過本課題的完成，使學(xué)生對閥控非對稱缸位置伺服系統(tǒng)的相關(guān)理論進行更為深入的學(xué)習(xí)，重點掌握以下知識

3、點：1) 閥控非對稱缸位置控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；2) MATLAB、AMESim閥控非對稱缸位置控制系統(tǒng)仿真模型建立；3) 閥控非對稱缸位置控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)分析(時域分析、頻域分析)；4) 總結(jié)得出影響閥控非對稱缸位置控制系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)頻率的影響規(guī)律。71前言2要 元 器 件 選 擇主52022-6-141 液壓缸參液壓缸參數(shù)數(shù)200/110/100mm/s非對稱單出非對稱單出桿桿2 伺服閥參數(shù)Moog公司型號為D634-383C/R24KO2M0NSX23 位移傳感器美國MTS公司RH系列mm主要元件2022-6-141 液壓缸的選用由液壓缸參數(shù)200/110/100，我們在這里可以選用力士樂

4、公司CDL1 _型液壓缸，其工作參數(shù)如下： 2022-6-142 伺服閥選用由設(shè)計要求可得：伺服閥選用Moog公司型號為伺服閥型號為D634-383C/R24KO2M0NSX2. 。具有位置傳感器和線性力馬達的閥芯位移閉環(huán)控制是通過集成電路板實現(xiàn)的。 2022-6-143 傳感器的選用針對軋機閥控缸位置控制系統(tǒng),位移傳感器是決定系統(tǒng)性能指標(biāo)的重要一環(huán)。我們在這里選擇美國MTS磁致伸縮線性位移傳感器RHM0250MD601A01,代表RH系列,M18X1.5螺紋,250mm行程公制,D60插頭,4-20mA輸出。性能參數(shù)性能參數(shù)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)有效量程0250mm供電 24VDC重復(fù)性誤差0.0

5、1%F.S非線性誤差0.05%F.S遲滯0.002%F.S溫度影響0.01%F.S更新時間0.25ms傳感器主要性能參數(shù)2022-6-141Fmx0sinxxwt0 xw0cosxx wwt210sinFmx wwt 2310sincosPF xmx wwtwtmax160WP2max400Fw*220.0033LpsFAmp22110.03144pADmA慣性負(fù)載力可表示為：設(shè)慣性負(fù)載的位移x為正弦運動，即：式中：正弦運動的振幅，即液壓缸行程100mm； 正弦運動的角頻率，查閱相關(guān)資料軋機串棍運動角頻率2Hz；則有：所以：可得：最大功率點在供油壓力選定為31.5MPa的情況下，可由下式求出液

6、壓缸活塞在最佳功率匹配情況下的活塞面積為：已知選定液壓缸活塞面積：，所以選定以上元件滿足功率匹配，符合設(shè)計要求。 最大功率點的負(fù)載力：功率匹配驗證元件選取功率匹配驗證元件選取131前言23系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模8主要元器件的選擇2022-6-14四通閥控制非對稱液壓缸原理圖2022-6-14假定條件假定條件:（1）閥為理想零開口四通滑閥閥為理想零開口四通滑閥,4個節(jié)流窗口是匹配和對稱的；個節(jié)流窗口是匹配和對稱的；（2）節(jié)流窗口的流動為湍流流動，閥中的流體壓縮性影響可以忽略不計；節(jié)流窗口的流動為湍流流動，閥中的流體壓縮性影響可以忽略不計；（3）閥具有理想的響應(yīng)能力，閥芯的位移、閥壓降的變化所產(chǎn)生的流量變化

7、閥具有理想的響應(yīng)能力，閥芯的位移、閥壓降的變化所產(chǎn)生的流量變化能在瞬間發(fā)生；能在瞬間發(fā)生；（4）液壓缸為理想的單出桿液壓缸；液壓缸為理想的單出桿液壓缸；（5）供油液壓力供油液壓力Ps恒定，回油液壓力恒定，回油液壓力P0為零；為零；（6）所有連接管道都短而粗，流體質(zhì)量影響和管道動態(tài)忽略不計；所有連接管道都短而粗，流體質(zhì)量影響和管道動態(tài)忽略不計；（7）液壓缸每個工作腔內(nèi)處處壓力相等，油液溫度和容積彈性模量可看做常液壓缸每個工作腔內(nèi)處處壓力相等，油液溫度和容積彈性模量可看做常數(shù)；數(shù)；（8）液壓缸內(nèi)、外泄露為層流流動。液壓缸內(nèi)、外泄露為層流流動。2022-6-14設(shè)液壓缸左右兩腔的有效面積比為：設(shè)液壓

8、缸左右兩腔的有效面積比為： ,當(dāng)當(dāng)n=1時，液壓缸為對稱液壓缸。時，液壓缸為對稱液壓缸。液壓缸穩(wěn)態(tài)時滿足力平衡方程和流量連續(xù)性方程，液壓缸穩(wěn)態(tài)時滿足力平衡方程和流量連續(xù)性方程，既有：既有： 或?qū)憺椋夯驅(qū)憺椋?定義負(fù)載壓力定義負(fù)載壓力 為：為： 負(fù)載流量負(fù)載流量 為：為： （1）當(dāng)液壓缸做正向移動）當(dāng)液壓缸做正向移動,即即 時時1）伺服方向閥的流量方程為）伺服方向閥的流量方程為: 1 122FAPA P 21=AnA 1212qqAA 21qnq 2121211LAFPpppnpAA 122+=1Lqnqqn 11222()2sddppqC wxpqC wx 0PX2022-6-14負(fù)載流量公式

9、：負(fù)載流量公式： 由上式可得：由上式可得：零位流量增益為：零位流量增益為： 零位流量壓力系數(shù)為：零位流量壓力系數(shù)為：線性化流量方程為：線性化流量方程為：流量連續(xù)性方程為：流量連續(xù)性方程為： 321+sLLdppqC wxn 133121+21+-2sLLqdvsLLcdLsLppqKC wxnppnqKC wxppp 2132/1+sLqdvpqKC wm sxn， 310,(/ )/cKmsPa 11LqvcLqK xK P 121222+=12(1)ptLLtcLtcsedxVqnqdpqAC pCpndtndt2022-6-14液壓缸力平衡方程：液壓缸力平衡方程：當(dāng)活塞運動速度當(dāng)活塞運動

10、速度 時時對閥控非對稱液壓缸的三個基本方程進行拉普拉斯變換得對閥控非對稱液壓缸的三個基本方程進行拉普拉斯變換得當(dāng)活塞運動速度當(dāng)活塞運動速度 時時對閥控非對稱液壓缸的三個基本方程進行拉普拉斯變換得：對閥控非對稱液壓缸的三個基本方程進行拉普拉斯變換得： 2112212=ppLcpd xdxA pA pA pmBKxFdtdt 0PX Lq1v1 LcQKXK P L1pLtcLtc12e2(1)tsVQA sXspC pCpn 21 LpppcA Pms XB sXKXF 0PX2022-6-14 Lq2v2 LcQKXKP L1pLtcLtc22e2(1)tsVQA sXspC pCpn 21

11、LpppcA Pms XB sXKXF四通閥控制非對稱液壓缸的傳遞函數(shù)為：四通閥控制非對稱液壓缸的傳遞函數(shù)為：一般伺服位置控制系統(tǒng)是以慣性負(fù)載為主，而沒有彈性負(fù)載或彈性負(fù)載很小一般伺服位置控制系統(tǒng)是以慣性負(fù)載為主，而沒有彈性負(fù)載或彈性負(fù)載很小可以忽略。另外，粘性阻尼系數(shù)可以忽略。另外，粘性阻尼系數(shù)Bp一般很小，由粘性摩擦力引起的泄露流量一般很小，由粘性摩擦力引起的泄露流量所產(chǎn)生的活塞速度比活塞的運動速度小得多，即所產(chǎn)生的活塞速度比活塞的運動速度小得多，即 ,因此其與因此其與1相比可以相比可以忽略不計。忽略不計。 1122111e32ece2222222221ee1e11112(1)12(1)2

12、(1)2(1)qtcescetccetcecKVXC psKFAAAny sVmV BK mV KK BK KsssAnAnAAnAA metp21K BA2022-6-14在在K=0， 時，上式可以簡化為：時，上式可以簡化為： 液壓固有頻率；液壓固有頻率； 液壓阻尼比；液壓阻尼比； metp21K BA 2211e2212(1)21qtcehhhKVXsKFAAny ssss h h 2212+n,/ehhtAKrad sVmm（1） 2ce2112(1)2122(1)ecthteKn mBVAVAn m2022-6-14綜合考慮系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)，并忽略系統(tǒng)的外部干擾力作用，綜合考慮系統(tǒng)的反饋

13、環(huán)節(jié)，并忽略系統(tǒng)的外部干擾力作用，得出如下簡化的系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖得出如下簡化的系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖 221234系統(tǒng)特性分析15前言系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模主要元器件的選擇2022-6-14系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型參數(shù)確定系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型參數(shù)確定1 伺服放大器增益伺服放大器增益Ka:2 反饋增益反饋增益Km:3 伺服閥流量增益伺服閥流量增益 4 伺服閥的固有頻率伺服閥的固有頻率 ：5 伺服閥的阻尼比伺服閥的阻尼比 ：6 閥控缸的增益：閥控缸的增益：7 缸的固有頻率缸的固有頻率 ：8 缸的阻尼比缸的阻尼比 ：VAVmAa/16. 05/800k 10/0.1 100 /kmv m 57.82=4.8212svQKI svK

14、 svw =602120 (/ )svwHzrad s sv 44=0.530.02 120svssvt w 63332231.5 100.617.9 103.5618501 0.6975sqdpKC Wn 22281012(1)0.0314=2.48 100.0314 0.04109 2ehtnAKV2(1+0.6975 ） 6.85 10 -101233121 2.245 108.15 108005.16 100.20120.03142.58 100.06284.08 10h2022-6-14綜上，閥的傳遞函數(shù)為：綜上，閥的傳遞函數(shù)為：對于閥控缸，忽略外部干擾其傳遞函數(shù)為：對于閥控缸，忽略

15、外部干擾其傳遞函數(shù)為： 6234.82( )7.04 102.81 101svGsss 122632113.32=20.2012(1)16.20 102.49 10qhhhKXAXy sssssss2022-6-14simulink仿真分析仿真分析系統(tǒng)開環(huán)仿真分析系統(tǒng)開環(huán)仿真分析 開環(huán)系統(tǒng)2022-6-142022-6-14AMEsim仿真分析仿真分析建立系統(tǒng)仿真模型圖建立系統(tǒng)仿真模型圖2022-6-14（1）位移隨時間變化（2）流量隨時間變化（3）壓力隨時間變化 12345系統(tǒng)頻率特性參數(shù)分析23系統(tǒng)特性分析前言系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模主要元器件的選擇2022-6-14 動態(tài)響應(yīng)特性由傳遞函數(shù)式表示，傳

16、遞函數(shù)由比例、積分、和二階動態(tài)響應(yīng)特性由傳遞函數(shù)式表示，傳遞函數(shù)由比例、積分、和二階振蕩環(huán)節(jié)組成，主要的性能參數(shù)為速度放大系數(shù)振蕩環(huán)節(jié)組成，主要的性能參數(shù)為速度放大系數(shù) ，液壓固有頻率和液壓，液壓固有頻率和液壓阻尼比。阻尼比。6.1放大系數(shù)放大系數(shù)由于傳遞函數(shù)中包含一個積分環(huán)節(jié)，所以在穩(wěn)態(tài)時，比例系數(shù)由于傳遞函數(shù)中包含一個積分環(huán)節(jié)，所以在穩(wěn)態(tài)時，比例系數(shù) 直接影直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和精度。提高它可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和響系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和精度。提高它可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度，但是系統(tǒng)的穩(wěn)定性變壞。其隨閥的流量增益變化而變化。在零位精度，但是系統(tǒng)的穩(wěn)定性變壞。其隨閥的流量增益

17、變化而變化。在零位工作點，閥的流量增益最大，而流量壓力系數(shù)最小，所以系統(tǒng)的穩(wěn)定性工作點，閥的流量增益最大，而流量壓力系數(shù)最小，所以系統(tǒng)的穩(wěn)定性最差。故在計算系統(tǒng)的穩(wěn)定性時，應(yīng)取零位流量增益。在計算系統(tǒng)的靜最差。故在計算系統(tǒng)的穩(wěn)定性時，應(yīng)取零位流量增益。在計算系統(tǒng)的靜態(tài)精度時，應(yīng)取最小的流量增益，通常取態(tài)精度時，應(yīng)取最小的流量增益，通常取 時的流量增益。時的流量增益。5系統(tǒng)頻率特性參數(shù)分析6總結(jié)123427系統(tǒng)特性分析前言系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模主要元器件的選擇14 基于JSP的杭州天月在線音響銷售系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 答辯人：xxx 結(jié)論28針對電液比例伺服綜合試驗臺閥控非對稱液壓缸位置閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立、參數(shù)計算、仿真研究，可以得出該部分實驗系統(tǒng)能夠滿足綜合實驗中位置控制動靜態(tài)特性試驗。采用伺服比例閥作為閥控缸的控制元件，具有抗污染能力強，響應(yīng)快，可替代伺服閥作為控制元件使用。采用油缸內(nèi)部磁致伸縮式位移傳感器，可有效的減少安裝空間，提高運行可靠程度，提高測量精度。采用增加人工泄漏阻尼孔的辦法，可有效的調(diào)節(jié)系統(tǒng)泄漏量，從而調(diào)節(jié)阻尼比。通過仿真研究，系統(tǒng)供油壓力(開環(huán)放大倍數(shù))與阻尼比及固有頻率對系統(tǒng)穩(wěn)定性，響應(yīng)速度均有很大影響，針對實際的電液比例伺服綜合試驗臺的真實數(shù)據(jù)，得出的數(shù)據(jù)，圖表，曲線有一定的實際參考價值。為日后即將進行的設(shè)備調(diào)試提供了理論依據(jù)，本論文中對參數(shù)獲