轧机弯辊控制系统建模与仿真软件开发

作     者：郑宏伟 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：从恒斌

授予年度：2009年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：弯辊控制系统 Simulink建模仿真 动态分析 仿真界面设计 弹性模量实验 

摘      要：我国钢铁企业对于板形控制的研究起步较晚,而且多数都是成套设备的引进,对于设备设计的深入研究还相对较少。对弯辊液压系统的设计,一般采用与国外同类弯辊液压系统相类比的方法进行设计,类比设计方法由于缺乏设计的理论依据,有很多缺陷,实际应用中存在许多问题。鉴此,本课题研究的其目的就是要用仿真的方法解决弯辊液压系统的设计问题,从而达到弄清其设计思想和机理,为设备的国产化提供足够的理论依据和技术支持。 本课题以东北大学300mm四辊冷轧机液压弯辊系统为研究对象,首先通过查阅文献资料了解弯辊法控制板型的控制原理和控制方法,通过对实际设备的研究学习,对弯辊液压系统的硬件结构有充分的认识和理解。然后分析系统液压原理图,在全面了解液压弯辊控制系统、液压伺服系统的建模方法和仿真理论的基础上,对液压弯辊控制系统建模方法和模型实现方法作了研究,通过合理简化系统模型,建立了更加适用于工程实际的数学模型,该模型不仅能准确地体现系统的动态特性,而且也为获得系统和元件的准确参数提供了理论依据,同时在建模过程中还考虑了很多常被简化和忽略的非线性因素的影响。在模型的实现方面,本文充分利用了现代仿真技术和计算软件,利用软件Matlab中的Simulink动态结构图实现了系统仿真,动态结构图与数学模型是一一对应的,这种模型实现方法只需要建立模型的方框图就可以在Simulink中实现并且运行仿真。对与系统中仿真参数的确定,本文对液压油等效体积弹性模量和软管的等效体积弹性模量做了实验测量,其它的参数有些根据实际设备的原始结构查阅图纸获得,如油缸有效面积,活塞杆行程等参数,有些通过计算得到,如等效刚度,部分参数通过查阅相关文献得到。通过在Simulink中运行仿真,得到了主要控制量的仿真曲线,分析系统的动态特性。然后用Matlab的GUI功能编制了可视化仿真软件,为相关工程技术人员提供了很好的分析与设计工具。为了验证理论模型的准确性,本文做了系统辨识实验,实验之前对实际系统的伺服阀和油压传感器做了改造。