1500轧机串辊技术分析分析

1、1500轧机串辊液压控制系统仿真分析液压控制系统三级项目答辩团队成员：张良壮 邸伟峰 程谦 郭晓宇 柏泽楠 指导教师：赵劲松 权凌霄214目录content前言1主要元器件的选择2阀控非对称液压缸系统数学建模3阀控非对称液压缸位置控制系统特性分析4影响阀控缸系统频率特性参数分析5总结6Page050815242731前言114选题背景及意义意义轧机串辊技术工作原理及作用2轧辊串动的概念源于五十年代初期1 9 7 4年日立公司采用轧辊串动技术，改造成首台六辊轧机八十年代初, 川崎公司将锥形辊串动技术用到热带钢轧机上1984年, 首套C V C 辊(连续可变凸度) 成功如今，曲面轧辊串动被公认为是

2、有生命力的技术工作辊的串辊能连续调节轧辊凸度,从而调节辊缝形状,使其与所轧钢板的断面形状保持一致,还能均匀工作辊磨损。目前在国际和国内的板带生产中得到广泛应用。514c位置轴向移动行程越大则正凸度越大e位置轴向移动行程越大则负凸度越大3“a”位置辊缝高度一致，保证板带平直度工作辊或中间辊的辊面加工成S形瓶状结构, 两轧辊大小头在轧机上相互成180方向配置, 可以在轴向相反方向上移动位置控制凸度2022-6-14项目研究目的及要求项目研究目的项目研究目的采用MATLAB、AMESim软件仿真分析手段，通过本课题的完成，使学生对阀控非对称缸位置伺服系统的相关理论进行更为深入的学习，重点掌握以下知识

3、点：1) 阀控非对称缸位置控制系统数学模型；2) MATLAB、AMESim阀控非对称缸位置控制系统仿真模型建立；3) 阀控非对称缸位置控制系统的动态响应分析(时域分析、频域分析)；4) 总结得出影响阀控非对称缸位置控制系统参数对系统频率的影响规律。71前言2要 元 器 件 选 择主52022-6-141 液压缸参液压缸参数数200/110/100mm/s非对称单出非对称单出杆杆2 伺服阀参数Moog公司型号为D634-383C/R24KO2M0NSX23 位移传感器美国MTS公司RH系列mm主要元件2022-6-141 液压缸的选用由液压缸参数200/110/100，我们在这里可以选用力士乐

4、公司CDL1 _型液压缸，其工作参数如下： 2022-6-142 伺服阀选用由设计要求可得：伺服阀选用Moog公司型号为伺服阀型号为D634-383C/R24KO2M0NSX2. 。具有位置传感器和线性力马达的阀芯位移闭环控制是通过集成电路板实现的。 2022-6-143 传感器的选用针对轧机阀控缸位置控制系统,位移传感器是决定系统性能指标的重要一环。我们在这里选择美国MTS磁致伸缩线性位移传感器RHM0250MD601A01,代表RH系列,M18X1.5螺纹,250mm行程公制,D60插头,4-20mA输出。性能参数性能参数技术指标技术指标有效量程0250mm供电 24VDC重复性误差0.0

5、1%F.S非线性误差0.05%F.S迟滞0.002%F.S温度影响0.01%F.S更新时间0.25ms传感器主要性能参数2022-6-141Fmx0sinxxwt0 xw0cosxx wwt210sinFmx wwt 2310sincosPF xmx wwtwtmax160WP2max400Fw*220.0033LpsFAmp22110.03144pADmA惯性负载力可表示为：设惯性负载的位移x为正弦运动，即：式中：正弦运动的振幅，即液压缸行程100mm； 正弦运动的角频率，查阅相关资料轧机串棍运动角频率2Hz；则有：所以：可得：最大功率点在供油压力选定为31.5MPa的情况下，可由下式求出液

6、压缸活塞在最佳功率匹配情况下的活塞面积为：已知选定液压缸活塞面积：，所以选定以上元件满足功率匹配，符合设计要求。 最大功率点的负载力：功率匹配验证元件选取功率匹配验证元件选取131前言23系统数学建模8主要元器件的选择2022-6-14四通阀控制非对称液压缸原理图2022-6-14假定条件假定条件:（1）阀为理想零开口四通滑阀阀为理想零开口四通滑阀,4个节流窗口是匹配和对称的；个节流窗口是匹配和对称的；（2）节流窗口的流动为湍流流动，阀中的流体压缩性影响可以忽略不计；节流窗口的流动为湍流流动，阀中的流体压缩性影响可以忽略不计；（3）阀具有理想的响应能力，阀芯的位移、阀压降的变化所产生的流量变化

7、阀具有理想的响应能力，阀芯的位移、阀压降的变化所产生的流量变化能在瞬间发生；能在瞬间发生；（4）液压缸为理想的单出杆液压缸；液压缸为理想的单出杆液压缸；（5）供油液压力供油液压力Ps恒定，回油液压力恒定，回油液压力P0为零；为零；（6）所有连接管道都短而粗，流体质量影响和管道动态忽略不计；所有连接管道都短而粗，流体质量影响和管道动态忽略不计；（7）液压缸每个工作腔内处处压力相等，油液温度和容积弹性模量可看做常液压缸每个工作腔内处处压力相等，油液温度和容积弹性模量可看做常数；数；（8）液压缸内、外泄露为层流流动。液压缸内、外泄露为层流流动。2022-6-14设液压缸左右两腔的有效面积比为：设液压

8、缸左右两腔的有效面积比为： ,当当n=1时，液压缸为对称液压缸。时，液压缸为对称液压缸。液压缸稳态时满足力平衡方程和流量连续性方程，液压缸稳态时满足力平衡方程和流量连续性方程，既有：既有： 或写为：或写为： 定义负载压力定义负载压力 为：为： 负载流量负载流量 为：为： （1）当液压缸做正向移动）当液压缸做正向移动,即即 时时1）伺服方向阀的流量方程为）伺服方向阀的流量方程为: 1 122FAPA P 21=AnA 1212qqAA 21qnq 2121211LAFPpppnpAA 122+=1Lqnqqn 11222()2sddppqC wxpqC wx 0PX2022-6-14负载流量公式

9、：负载流量公式： 由上式可得：由上式可得：零位流量增益为：零位流量增益为： 零位流量压力系数为：零位流量压力系数为：线性化流量方程为：线性化流量方程为：流量连续性方程为：流量连续性方程为： 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液压缸力平衡方程：液压缸力平衡方程：当活塞运动速度当活塞运动

10、速度 时时对阀控非对称液压缸的三个基本方程进行拉普拉斯变换得对阀控非对称液压缸的三个基本方程进行拉普拉斯变换得当活塞运动速度当活塞运动速度 时时对阀控非对称液压缸的三个基本方程进行拉普拉斯变换得：对阀控非对称液压缸的三个基本方程进行拉普拉斯变换得： 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四通阀控制非对称液压缸的传递函数为：四通阀控制非对称液压缸的传递函数为：一般伺服位置控制系统是以惯性负载为主，而没有弹性负载或弹性负载很小一般伺服位置控制系统是以惯性负载为主，而没有弹性负载或弹性负载很小可以忽略。另外，粘性阻尼系数可以忽略。另外，粘性阻尼系数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产生的活塞速度比活塞的运动速度小得多，即所产生的活塞速度比活塞的运动速度小得多，即 ,因此其与因此其与1相比可以相比可以忽略不计。忽略不计。 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， 时，上式可以简化为：时，上式可以简化为： 液压固有频率；液压固有频率； 液压阻尼比；液压阻尼比； metp21K BA 2211e2212(1)21qtcehhhKVXsKFAAny ssss h h 2212+n,/ehhtAKrad sVmm（1） 2ce2112(1)2122(1)ecthteKn mBVAVAn m2022-6-14综合考虑系统的反馈环节，并忽略系统的外部干扰力作用，综合考虑系统的反馈

13、环节，并忽略系统的外部干扰力作用，得出如下简化的系统传递函数方框图得出如下简化的系统传递函数方框图 221234系统特性分析15前言系统数学建模主要元器件的选择2022-6-14系统数学模型参数确定系统数学模型参数确定1 伺服放大器增益伺服放大器增益Ka:2 反馈增益反馈增益Km:3 伺服阀流量增益伺服阀流量增益 4 伺服阀的固有频率伺服阀的固有频率 ：5 伺服阀的阻尼比伺服阀的阻尼比 ：6 阀控缸的增益：阀控缸的增益：7 缸的固有频率缸的固有频率 ：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综上，阀的传递函数为：综上，阀的传递函数为：对于阀控缸，忽略外部干扰其传递函数为：对于阀控缸，忽略

15、外部干扰其传递函数为： 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统开环仿真分析系统开环仿真分析 开环系统2022-6-142022-6-14AMEsim仿真分析仿真分析建立系统仿真模型图建立系统仿真模型图2022-6-14（1）位移随时间变化（2）流量随时间变化（3）压力随时间变化 12345系统频率特性参数分析23系统特性分析前言系统数学建模主要元器件的选择2022-6-14 动态响应特性由传递函数式表示，传

16、递函数由比例、积分、和二阶动态响应特性由传递函数式表示，传递函数由比例、积分、和二阶振荡环节组成，主要的性能参数为速度放大系数振荡环节组成，主要的性能参数为速度放大系数 ，液压固有频率和液压，液压固有频率和液压阻尼比。阻尼比。6.1放大系数放大系数由于传递函数中包含一个积分环节，所以在稳态时，比例系数由于传递函数中包含一个积分环节，所以在稳态时，比例系数 直接影直接影响系统的稳定性、响应速度和精度。提高它可以提高系统的响应速度和响系统的稳定性、响应速度和精度。提高它可以提高系统的响应速度和精度，但是系统的稳定性变坏。其随阀的流量增益变化而变化。在零位精度，但是系统的稳定性变坏。其随阀的流量增益

17、变化而变化。在零位工作点，阀的流量增益最大，而流量压力系数最小，所以系统的稳定性工作点，阀的流量增益最大，而流量压力系数最小，所以系统的稳定性最差。故在计算系统的稳定性时，应取零位流量增益。在计算系统的静最差。故在计算系统的稳定性时，应取零位流量增益。在计算系统的静态精度时，应取最小的流量增益，通常取态精度时，应取最小的流量增益，通常取 时的流量增益。时的流量增益。5系统频率特性参数分析6总结123427系统特性分析前言系统数学建模主要元器件的选择14 基于JSP的杭州天月在线音响销售系统设计与开发 答辩人：xxx 结论28针对电液比例伺服综合试验台阀控非对称液压缸位置闭环控制系统的数学模型建立、参数计算、仿真研究，可以得出该部分实验系统能够满足综合实验中位置控制动静态特性试验。采用伺服比例阀作为阀控缸的控制元件，具有抗污染能力强，响应快，可替代伺服阀作为控制元件使用。采用油缸内部磁致伸缩式位移传感器，可有效的减少安装空间，提高运行可靠程度，提高测量精度。采用增加人工泄漏阻尼孔的办法，可有效的调节系统泄漏量，从而调节阻尼比。通过仿真研究，系统供油压力(开环放大倍数)与阻尼比及固有频率对系统稳定性，响应速度均有很大影响，针对实际的电液比例伺服综合试验台的真实数据，得出的数据，图表，曲线有一定的实际参考价值。为日后即将进行的设备调试提供了理论依据，本论文中对参数获