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单机架四辊铝带冷轧机自动厚度控制系统的研究

作　者: 谷德昊
导　师: 张殿华
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝带轧制液压AGC 模糊Smith预估器轧辊偏心补偿速度补偿
分类号: TG334.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文以某φ420/1120×1900mm四辊铝带冷轧机为研究背景,对液压辊缝控制系统的原理进行了认真研究,根据现场实际情况给出了详细的厚度控制方案。针对反馈控制系统的滞后性和被控对象数学模型的不精确性,设计了带Smith预估器的模糊反馈控制系统并进行了仿真。本文的主要内容和取得的主要成果如下：1)对铝带冷轧机的国内外发展状况进行了系统介绍,国外厚度控制技术已经达到了较高的水平,我国在这方面虽然也取得了一定成果,但由于整体工艺装备技术落后,高精度铝带轧制技术同发达国家相比仍存在较大差距,在实际应用中尚有许多问题需要解决。2)对单机架铝带轧机的辅助控制部分,进行了深入研究,并完成了电气系统设计、程序编制和现场调试。主要包括：入口小车上料,出口小车卸料,套筒卸载、传送、装载,料卷传送、轧制线调整、工作辊换辊等。3)详细阐述了液压位置闭环控制和轧制力闭环控制的原理,结合自动厚度控制的基本原理和现场实际情况,提出了适合于该轧机的厚度控制方案,并对该控制方案中的各种控制方式以及补偿做了重点剖析。4)针对反馈控制系统的滞后性和被控对象数学模型的不精确性,应用模糊逻辑、纯滞后补偿等理论,设计了带Smith预估器的模糊反馈控制系统,并用MATLAB的Simulink仿真工具对该系统进行了仿真研究。本文的研究结果针对铝带冷轧机的自动控制系统具有较强的实用性和推广价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-27
  1.1 铝带冷轧生产技术的现状  11-12
  1.2 我国铝带冷轧的发展历程  12-16
  1.3 自动厚度控制系统简述  16-24
    1.3.1 厚度控制的发展状况  17-21
    1.3.2 冷轧机厚度控制方法  21-23
    1.3.3 研究液压AGC系统的目的和意义  23-24
  1.4 模糊智能技术概述  24-25
    1.4.1 模糊控制的提出  24
    1.4.2 模糊控制的特点  24-25
    1.4.3 模糊技术在厚度控制中应用的必要性  25
  1.5 本论文主要研究内容  25-27
第2章单机架冷轧机的主要设备及参数  27-58
  2.1 产品规格及参数  27-28
  2.2 轧机概况  28-56
    2.2.1 控制系统组成  31-34
    2.2.2 直流传动系统  34-36
      2.2.2.1 主电机及辊系参数  35
      2.2.2.2 开卷电机参数  35-36
      2.2.2.3 卷取电机参数  36
    2.2.3 料卷输送装置  36-37
    2.2.4 料卷小车  37-41
      2.2.4.1 卷径、带宽测量  37
      2.2.4.2 料卷称重  37-41
    2.2.5 轧机入口侧装置  41-42
      2.2.5.1 卷系统  41
      2.2.5.2 入口张紧装置  41-42
      2.2.5.3 开卷穿带过程  42
    2.2.6 轧机主体部分  42-50
      2.2.6.1 轧制线调整  43-44
      2.2.6.2 工作辊换辊  44-48
      2.2.6.3 支撑辊换辊  48-50
    2.2.7 轧机出口部分  50-51
      2.2.7.1 带材吹扫装置  50
      2.2.7.2 出口张紧装置  50
      2.2.7.3 卷取系统  50-51
    2.2.8 套筒处理装置  51-53
    2.2.9 轧机辅助控制系统  53-54
      2.2.9.1 轧制工艺油及过滤机系统  53
      2.2.9.2 高压动力站  53
      2.2.9.3 主动力泵站  53-54
      2.2.9.4 辅助系统的其它设备  54
    2.2.10 故障处理  54-56
  2.3 工艺质量控制系统  56-58
第3章轧机AGC策略  58-77
  3.1 板带厚度波动的原因  58-59
  3.2 板带轧机厚度控制的理论基础  59-62
    3.2.1 轧机的弹性变形与弹跳方程  59-60
    3.2.2 轧件的塑性变形曲线与塑性方程  60-62
  3.3 液压辊缝控制(HGC)系统  62-65
    3.3.1 HGC的结构  62
    3.3.2 HGC系统控制功能描述  62-63
    3.3.3 液压缸位置控制  63
    3.3.4 液压缸轧制力控制  63-64
    3.3.5 液压缸单侧独立控制  64
    3.3.6 液压缸的倾斜控制  64-65
  3.4 AGC控制策略  65-76
    3.4.1 前馈AGC  66-67
    3.4.2 Smith预估监控AGC  67-72
    3.4.3 厚度计AGC  72-73
    3.4.4 轧辊偏心补偿  73-76
      3.4.4.1 轧辊偏心对厚度的影响  73-74
      3.4.4.2 轧制力偏心滤波方法  74-76
    3.4.5 速度补偿方法的研究  76
  3.5 本章小结  76-77
第4章模糊Smith预估监控AGC  77-93
  4.1 AGC的模糊控制  77-88
    4.1.1 模糊控制器概述  78-84
      4.1.1.1 模糊控制器的组成  78-83
      4.1.1.2 模糊控制器的结构及其分类  83-84
      4.1.1.3 模糊控制算法的实现  84
    4.1.2 模糊Smith控制器的设计  84-88
  4.2 控制系统的仿真研究  88-92
    4.2.1 模糊控制系统的仿真环境及系统设计  88-91
    4.2.2 带Smith预估器的模糊控制系统与常规Smith系统仿真研究  91-92
  4.3 本章小结  92-93
第5章结论  93-94
参考文献  94-97
致谢  97

单机架四辊铝带冷轧机自动厚度控制系统的研究

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