1500軋機(jī)串輥技術(shù)分析分析

1、1500軋機(jī)串輥液壓控制系統(tǒng)仿真分析液壓控制系統(tǒng)三級(jí)項(xiàng)目答辯團(tuán)隊(duì)成員：張良?jí)?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(duì)稱液壓缸系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模3閥控非對(duì)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(jī)串輥技術(shù)工作原理及作用2軋輥串動(dòng)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(dòng)技術(shù)，改造成首臺(tái)六輥軋機(jī)八十年代初, 川崎公司將錐形輥串動(dòng)技術(shù)用到熱帶鋼軋機(jī)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(dòng)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(guó)際和國(guó)內(nèi)的板帶生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。514c位置軸向移動(dòng)行程越大則正凸度越大e位置軸向移動(dòng)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(jī)上相互成180方向配置, 可以在軸向相反方向上移動(dòng)位置控制凸度2022-6-14項(xiàng)目研究目的及要求項(xiàng)目研究目的項(xiàng)目研究目的采用MATLAB、AMESim軟件仿真分析手段，通過(guò)本課題的完成，使學(xué)生對(duì)閥控非對(duì)稱缸位置伺服系統(tǒng)的相關(guān)理論進(jìn)行更為深入的學(xué)習(xí)，重點(diǎn)掌握以下知識(shí)

3、點(diǎn)：1) 閥控非對(duì)稱缸位置控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；2) MATLAB、AMESim閥控非對(duì)稱缸位置控制系統(tǒng)仿真模型建立；3) 閥控非對(duì)稱缸位置控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析(時(shí)域分析、頻域分析)；4) 總結(jié)得出影響閥控非對(duì)稱缸位置控制系統(tǒng)參數(shù)對(duì)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(duì)稱單出非對(duì)稱單出桿桿2 伺服閥參數(shù)Moog公司型號(hào)為D634-383C/R24KO2M0NSX23 位移傳感器美國(guó)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?cè)谶@里可以選用力士樂(lè)

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(jì)要求可得：伺服閥選用Moog公司型號(hào)為伺服閥型號(hào)為D634-383C/R24KO2M0NSX2. 。具有位置傳感器和線性力馬達(dá)的閥芯位移閉環(huán)控制是通過(guò)集成電路板實(shí)現(xiàn)的。 2022-6-143 傳感器的選用針對(duì)軋機(jī)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?cè)谶@里選擇美國(guó)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(shí)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(yùn)動(dòng)，即：式中：正弦運(yùn)動(dòng)的振幅，即液壓缸行程100mm； 正弦運(yùn)動(dòng)的角頻率，查閱相關(guān)資料軋機(jī)串棍運(yùn)動(dòng)角頻率2Hz；則有：所以：可得：最大功率點(diǎn)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(jì)要求。 最大功率點(diǎn)的負(fù)載力：功率匹配驗(yàn)證元件選取功率匹配驗(yàn)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(duì)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(kāi)口四通滑閥閥為理想零開(kāi)口四通滑閥,4個(gè)節(jié)流窗口是匹配和對(duì)稱的；個(gè)節(jié)流窗口是匹配和對(duì)稱的；（2）節(jié)流窗口的流動(dòng)為湍流流動(dòng)，閥中的流體壓縮性影響可以忽略不計(jì)；節(jié)流窗口的流動(dòng)為湍流流動(dòng)，閥中的流體壓縮性影響可以忽略不計(jì)；（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(dòng)態(tài)忽略不計(jì)；所有連接管道都短而粗，流體質(zhì)量影響和管道動(dòng)態(tài)忽略不計(jì)；（7）液壓缸每個(gè)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(gè)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(dòng)。液壓缸內(nèi)、外泄露為層流流動(dòng)。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(shí)，液壓缸為對(duì)稱液壓缸。時(shí)，液壓缸為對(duì)稱液壓缸。液壓缸穩(wěn)態(tài)時(shí)滿足力平衡方程和流量連續(xù)性方程，液壓缸穩(wěn)態(tài)時(shí)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(dòng)）當(dāng)液壓缸做正向移動(dòng),即即 時(shí)時(shí)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(yùn)動(dòng)速度當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)

10、速度 時(shí)時(shí)對(duì)閥控非對(duì)稱液壓缸的三個(gè)基本方程進(jìn)行拉普拉斯變換得對(duì)閥控非對(duì)稱液壓缸的三個(gè)基本方程進(jìn)行拉普拉斯變換得當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)速度當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)速度 時(shí)時(shí)對(duì)閥控非對(duì)稱液壓缸的三個(gè)基本方程進(jìn)行拉普拉斯變換得：對(duì)閥控非對(duì)稱液壓缸的三個(gè)基本方程進(jìn)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(duì)稱液壓缸的傳遞函數(shù)為：四通閥控制非對(duì)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(méi)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(méi)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(yùn)動(dòng)速度小得多，即所產(chǎn)生的活塞速度比活塞的運(yùn)動(dòng)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(jì)。忽略不計(jì)。 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(shí)，上式可以簡(jiǎn)化為：時(shí)，上式可以簡(jiǎn)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(jiǎn)化的系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖得出如下簡(jiǎn)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(duì)于閥控缸，忽略外部干擾其傳遞函數(shù)為：對(duì)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(kāi)環(huán)仿真分析系統(tǒng)開(kāi)環(huán)仿真分析 開(kāi)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(shí)間變化（2）流量隨時(shí)間變化（3）壓力隨時(shí)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(dòng)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(dòng)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(gè)積分環(huán)節(jié)，所以在穩(wěn)態(tài)時(shí)，比例系數(shù)由于傳遞函數(shù)中包含一個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以在穩(wěn)態(tài)時(shí)，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(diǎn)，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(diǎn)，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(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)取零位流量增益。在計(jì)算系統(tǒng)的靜最差。故在計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)取零位流量增益。在計(jì)算系統(tǒng)的靜態(tài)精度時(shí)，應(yīng)取最小的流量增益，通常取態(tài)精度時(shí)，應(yīng)取最小的流量增益，通常取 時(shí)的流量增益。時(shí)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(jì)與開(kāi)發(fā) 答辯人：xxx 結(jié)論28針對(duì)電液比例伺服綜合試驗(yàn)臺(tái)閥控非對(duì)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(jì)算、仿真研究，可以得出該部分實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠滿足綜合實(shí)驗(yàn)中位置控制動(dòng)靜態(tài)特性試驗(yàn)。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(qiáng)，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(yùn)行可靠程度，提高測(cè)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(guò)仿真研究，系統(tǒng)供油壓力(開(kāi)環(huán)放大倍數(shù))與阻尼比及固有頻率對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性，響應(yīng)速度均有很大影響，針對(duì)實(shí)際的電液比例伺服綜合試驗(yàn)臺(tái)的真實(shí)數(shù)據(jù)，得出的數(shù)據(jù)，圖表，曲線有一定的實(shí)際參考價(jià)值。為日后即將進(jìn)行的設(shè)備調(diào)試提供了理論依據(jù)，本論文中對(duì)參數(shù)獲