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单机架四辊铝带冷轧机计算机控制系统研究与应用

作　者: 赵况
导　师: 赵德文；张殿华
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝带冷轧厚度控制厚度补偿张力控制
分类号: TG334.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在铝带轧制中,厚度精度是铝带的两大质量指标之一,厚度控制是铝带轧制领域里的两大关键技术之一;张力是保证轧制正常进行的重要因素,并且直接影响到产品质量。本文以某厂1900mm单机架四辊不可逆铝带冷轧机为研究背景,对轧机的厚度控制系统和张力控制系统进行了深入研究,开发了工程可实现的AGC计算机控制系统以及实用的张力控制策略。论文主要研究内容和取得的成果如下:(1)介绍了厚度自动控制的基本概念,分析了影响轧件出口厚度的主要因素,详细分析了这些因素在轧制过程对厚度变化的影响规律。(2)结合现场的实际情况给出液压厚度控制系统的总体设计方案,对整个项目的计算机系统的硬件配置和软件结构作出了详细描述。并且对液压AGC的核心,液压辊缝控制系统的控制原理进行了认真的剖析。(3)在根据轧机液压厚度自动控制系统总体方案的基础上,详细介绍了在现场应用的前馈AGC、Smith预估监控AGC、厚度计AGC和张力AGC等厚度控制方法,分析了厚度AGC的抗扰性。并对轧制力偏心滤波以及速度补偿进行介绍。(4)考虑铝带轧制对张力控制要求精度高并结合现场实际情况,提出通过激光测距仪精确测量卷径的方案,详细设计了间接恒张力控制策略。给出了传动系统的控制策略和传动系统的结构图,建立了轧机张力控制相关数学模型,为对张力控制算法的进一步研究奠定了基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题背景及现实意义  10
  1.2 铝带冷轧的发展概况  10-12
  1.3 板厚控制综述  12-15
  1.4 张力控制的发展概况  15-16
  1.5 本论文主要研究内容  16-18
第2章厚度自动控制基本原理  18-32
  2.1 弹跳方程  18-20
  2.2 弹塑性曲线  20-23
    2.2.1 塑性变形方程  20-21
    2.2.2 弹塑性曲线(P-H图)  21-22
    2.2.3 弹塑性曲线的实际意义  22-23
  2.3 板带材厚度波动的原因  23
  2.4 轧制过程中厚度变化的基本规律  23-29
    2.4.1 出口厚度随轧机辊缝而变化的规律  24-25
    2.4.2 出口厚度随轧机刚度而变化的规律  25
    2.4.3 出口厚度随轧制压力而变化的规律  25-28
    2.4.4 消除厚差原理  28-29
  2.5 冷轧AGC的控制策略  29
  2.6 本章小结  29-32
第3章 1900mm单机架不可逆冷轧机  32-58
  3.1 自动化系统选型和配置  32-34
    3.1.1 计算机系统  32-33
    3.1.2 传感器  33-34
  3.2 液压辊缝控制(HGC)系统  34-38
    3.2.1 HGC结构  34-35
    3.2.2 HGC系统控制功能描述  35-36
    3.2.3 液压缸倾斜控制  36
    3.2.4 液压缸位置控制(HAPC)  36-37
    3.2.5 液压缸轧制力控制  37
    3.2.6 液压缸单侧独立控制  37-38
  3.3 AGC控制策略及其应用  38-55
    3.3.1 前馈式AGC  39-41
    3.3.2 监控AGC  41-47
      3.3.2.1 传统监控 AGC  41-42
      3.3.2.2 Smith预估监控AGC  42-47
    3.3.3 厚度计AGC  47-49
    3.3.4 GM-AGC抗扰性分析  49-53
      3.3.4.1 GM-AGC模型框图及闭环传递函数  49-51
      3.3.4.2 APC系统传递函数  51-52
      3.3.4.3 MATLAB仿真  52-53
    3.3.5 张力AGC  53-55
  3.4 AGC系统的补偿控制  55-56
    3.4.1 轧辊偏心补偿  55-56
    3.4.2 加速减厚度补偿  56
  3.5 现场实际应用效果  56-57
  3.6 本章小结  57-58
第4章张力控制系统  58-80
  4.1 张力控制系统的硬件配置  59-62
    4.1.1 传动装置的控制结构  59-60
    4.1.2 传动装置的主从控制  60-62
  4.2 轧机张力控制及相关数学模型  62-71
    4.2.1 张力控制的基本方法  62-64
      4.2.1.1 直接闭环张力控制  62-63
      4.2.1.2 间接张力控制  63
      4.2.1.3 复合张力控制  63-64
    4.2.2 张力的产生机理及张力与速度的关系  64-65
      4.2.2.1 张力产生的机理  64-65
      4.2.2.2 张力与速度的关系  65
    4.2.3 卷取张力模型  65-67
      4.2.3.1 主轧机的前滑  66
      4.2.3.2 卷取张力模型的推导  66-67
    4.2.4 传动控制系统的数学模型  67-71
      4.2.4.1 卷取电动机的数学模型  67-69
      4.2.4.2 直流传动装置的数学模型  69-71
      4.2.4.3 传动控制系统的综合模型  71
  4.3 间接恒张力控制算法的研究与应用  71-78
    4.3.1 间接张力控制的基本原理  71-74
      4.3.1.1 电流电势复合控制法  73
      4.3.1.2 最大转矩法  73-74
    4.3.2 张力控制策略  74-78
      4.3.2.1 张力转矩  75-76
      4.3.2.2 动态补偿转矩  76-77
      4.3.2.3 摩擦转矩  77
      4.3.2.4 弯曲补偿转矩  77
      4.3.2.5 转矩的综合及输出  77-78
  4.4 料卷瞬时卷径的测量与计算  78-79
  4.5 本章小结  79-80
第5章结论  80-82
参考文献  82-86
致谢  86

单机架四辊铝带冷轧机计算机控制系统研究与应用

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