学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

单机架四辊铝带冷轧机张力控制系统的应用与研究

作　者: 汤统国
导　师: 刘相华；张殿华
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝带冷轧张力控制模糊控制模糊+PID控制
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 74次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文以某1900mm单机架四辊铝带冷轧机为对象,重点研究了冷轧过程中的张力控制。采用SIEMENSE PLC控制器开发了一套实用的张力开环控制系统。指出了常规开环张力控制的不足,深入研究了张力闭环控制算法。提出将模糊智能控制技术应用到常规张力闭环控制中,通过MATLAB下的SIMULINK环境对常规和新型两种控制系统进行仿真研究。结果表明,模糊+PID复合张力控制系统取得了明显优于常规PID控制的控制精度。本文的主要内容和取得的主要成果如下：(1)以张力产生的机理及传动系统的原理为出发点,开发了一套基于最大恒转矩法张力开环设定的控制系统。张力控制采用最大恒转矩法,’并进行动态补偿和锥度张力控制,通过控制电流来控制铝带张力。(2)开环张力控制系统具有稳定性好的优点,但控制精度低,存在稳态误差而且动态补偿效果较差。鉴于开环张力控制系统的缺点,深入研究了张力闭环控制算法。(3)针对常规张力PID闭环控制系统响应较慢的问题,提出采用模糊+PID相复合的控制策略完成张力闭环控制。控制偏差较大时采用模糊控制器,最大程度地提高系统响应速度；控制偏差较小时切换为PID控制,消除系统的稳态误差。通过Simulink仿真实验表明：基于模糊+PID复合控制器的张力闭环控制系统既具有较快的动态响应,又具有较高的稳态精度。(4)基于以上对铝带张力控制的研究,给出了一套合理的冷轧张力计算机控制系统的硬件配置和软件结构。实际的运行结果和曲线表明：张力控制系统运行稳定,稳态轧制过程中张力的波动范围控制在设定值的±1%。本文的研究结果针对单机架铝带冷轧机的张力控制具有很强的实用性和推广价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章综述  10-13
  1.1 课题背景与意义  10
  1.2 张力控制的研究发展现状  10-12
  1.3 本文主要研究内容  12-13
第二章单机架铝带冷轧机工艺及设备  13-21
  2.1 产品规格及参数  13
  2.2 轧机概况  13-16
  2.3 开卷机及传动系统参数  16
  2.4 主轧机及传动系统参数  16-17
  2.5 卷取机及传动系统参数  17-18
  2.6 辅助设备  18-20
    2.6.1 轧制工艺油及过滤机系统  18
    2.6.2 高压动力站  18-20
    2.6.3 主动力站  20
    2.6.4 油雾净化(排烟)系统  20
  2.7 本章小结  20-21
第三章单机架铝带冷轧机计算机控制系统  21-33
  3.1 计算机控制系统发展概述  21
  3.2 FCS控制系统及现场总线介绍  21-22
  3.3 铝带轧制计算机控制系统配置及PLC组态  22-32
    3.3.1 S7-400 PLC系统  25
    3.3.2 S7-300 PLC系统  25-26
    3.3.3 ET200系统  26-29
    3.3.4 ABB DCS800直流调速装置  29-31
    3.3.5 系统的软件平台  31-32
      3.3.5.1 监控组态软件Wincc  31-32
      3.3.5.2 PLC编程软件STEP7  32
  3.4 本章小结  32-33
第四章张力开环控制系统设计  33-42
  4.1 张力控制的基本方法  33-35
  4.2 铝带张力的开环控制策略  35-38
  4.3 卷径计算  38-39
  4.4 张力开环控制系统在现场的实际应用  39-41
  4.5 本章小结  41-42
第五章张力闭环控制算法研究  42-56
  5.1 PID控制算法  42-44
    5.1.1 PID控制算法  42-43
    5.1.2 PID控制器特点  43-44
  5.2 模糊控制算法  44-51
    5.2.1 模糊理论相关知识  44-46
      5.2.1.1 模糊集的概念及运算  44-45
      5.2.1.2 隶属度函数  45-46
    5.2.2 模糊控制的基本思想  46-47
    5.2.3 模糊控制系统的组成及基本原理  47-48
    5.2.4 模糊控制器的基本设计方法  48-51
      5.2.4.1 模糊控制器变量的选择  49
      5.2.4.2 模糊控制规则的设计  49-50
      5.2.4.3 精确量的模糊化  50-51
      5.2.4.4 模糊推理及模糊量的精确化  51
  5.3 模糊+PID控制及其仿真应用  51-55
    5.3.1 模糊PID控制的产生及发展  51
    5.3.2 模糊PID控制器基本原理  51-52
    5.3.3 模糊PID控制及仿真应用  52-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章能耗制动  56-65
  6.1 本系统制动介绍  56-58
    6.1.1 能耗制动基本原理  56-57
    6.1.2 本系统制动基本原理  57-58
  6.2 制动电阻的计算公式  58-59
  6.4 开卷电机动态制动时间计算分析  59-61
  6.5 主轧机电机动态制动时间计算  61-63
  6.6 卷取电机动态制动时间计算  63-64
  6.7 本章小结  64-65
第七章结论  65-66
参考文献  66-68
致谢  68

单机架四辊铝带冷轧机张力控制系统的应用与研究

内容摘要

全文目录

相似论文