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基于泵控缸技术的带钢边缘位置控制的研究

作　者: 徐睿
导　师: 杨洁明
学　校: 太原理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: EPC 泵控缸矢量控制交流永磁电机联合仿真
分类号: TG333
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 48次
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内容摘要

本论文针对某钢厂轧钢生产线上的带钢边缘位置控制电液伺服系统(EPC)发热量大,故障率高的问题,提出采用交流同步伺服电机驱动定量液压泵的泵转速控制系统方案。该方案使用高性能伺服电机取代伺服阀,作为EPC伺服系统的控制元件,通过改变伺服电机的正反转、转速和转动时间,来控制纠偏液压缸的运动方向、速度和位置。这样,不仅可以减少发热量,提高能源利用率,而且可以减少元件数量、降低管道对系统影响,增强抗污能力,提高可靠性。本文主要进行了如下的研究工作：1、搭建了设计系统的总体结构,然后根据性能要求,计算系统元件的各种参数；2、对矢量控制的交流永磁电机调速系统的系统结构和性能特性进行研究,并用Simulink仿真软件对其进行了建模与仿真；3、分析泵控液压回路的特性,用微分方程组对液压回路进行了数学建模,进而利用博德图来分析了整个系统的快速性与稳定性；4、应用AMESim仿真软件对液压回路进行建模；最后通过AMESim与Simulink联合仿真技术验证了所设计的变转速泵控EPC系统的系统性能。联合仿真结果表明：本文所设计的泵控EPC伺服系统,具有一定的快速性和稳定性,可以取代传统的阀控系统,满足低速卷取机带钢纠偏伺服控制的应用要求。联合结果证明了钢带纠偏系统采用变转速泵控技术的合理性和可行性,而该仿真模型作为变转速泵控技术的研究设计工具,也为变转速泵控伺服系统的在其他领域的应用提供了参考。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 课题研究的目的与意义  10-11
  1.2 国内外研究进展  11-19
    1.2.1 EPC技术  11-12
    1.2.2 直接泵控技术  12-18
    1.2.3 交流变频技术  18-19
  1.3 计算机仿真技术简介  19-20
    1.3.1 仿真技术产生的背景  19
    1.3.2 仿真技术的发展  19-20
  1.4 本文主要研究内容与章节安排  20-22
第二章永磁同步交流伺服电动机调速系统  22-48
  2.1 矢量控制的PMSM调速系统的基本原理和实现方法  22-24
  2.2 坐标变换  24-26
    2.2.1 三相静止ABC坐标系到两相静止α-β坐标系的变换  24-25
    2.2.2 两相静止α-β坐标系到两相静止d-q坐标系的变换  25-26
  2.3 交流永磁同步电机的数学模型  26-28
  2.4 交流永磁同步电机矢量控制的电流控制策略  28-30
  2.5 空间矢量脉宽调制(SVPWM)  30-37
    2.5.1 SVPWM的基本原理  31-32
    2.5.2 基本电压空间矢量  32-34
    2.5.3 确定合成电压所在扇区  34-35
    2.5.4 扇区基本矢量与零矢量的持续时间  35-37
    2.5.5 确定电压矢量切换点  37
  2.6 PMSM矢量控制系统的Simulink仿真  37-47
    2.6.1 仿真环境介绍  38-39
    2.6.2 PMSM矢量控制的交流调速系统的仿真系统搭建  39-45
    2.6.3 PMSM矢量控制的交流调速系统的仿真实现  45-47
  2.7 本章小结  47-48
第三章变转速泵控EPC系统的建模与分析  48-62
  3.1 对泵控EPC系统的性能要求  48-49
    3.1.1 控制对象有关参数  48
    3.1.2 对控制系统要求  48-49
  3.2 变转速泵控EPC系统设计方案简介  49
  3.3 变转速泵控液压回路的改进介绍  49-51
  3.4 泵控系统与阀控系统的性能比较和理论分析  51-53
  3.5 液压系统参数设计  53-55
    3.5.1 工作压力计算  54
    3.5.2 负载流量计算  54
    3.5.3 交流伺服电机与液压泵的匹配  54-55
  3.6 泵控液压回路数学建模  55-58
    3.6.1 液压回路建模假设  55-56
    3.6.2 液压回路数学模型  56-58
  3.7 泵控EPC系统的稳定性和快速性分析  58-60
  3.8 本章小结  60-62
第四章基于AMESim/Simulink的泵控EPC系统联合仿真模型  62-72
  4.1 AMESim/Simulink联合仿真的环境  62-64
    4.1.1 联合仿真实验的目的和意义  62
    4.1.2 AMESim软件介绍  62-63
    4.1.3 AMESim/Simulink联合仿真环境设置  63-64
  4.2 AMESim/Simulink联合仿真  64-70
    4.2.1 基于AMESim/Simulink的泵控EPC系统联合仿真  64-66
    4.2.2 仿真结果与分析  66-70
  4.3 本章小结  70-72
第五章总结与展望  72-74
  5.1 工作总结  72
  5.2 展望  72-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
攻读硕士学位期间发表的论文  79

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