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步进式加热炉电液耦合系统动态特性的研究

作　者: 罗福胜
导　师: 傅连东
学　校: 武汉科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 耦合—集成建模电液比例控制技术非对称闭式泵控功率键合图
分类号: TG307
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
引　用: 1次
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内容摘要

钢坯加热是热轧生产中必不可少的一道工序。步进梁式加热炉作为现代化加热炉是硅钢轧制的关键设备,而步进梁是其重要的设备组成部分。步进梁的性能对硅钢轧制的生产效率和产品质量有重大影响,其优劣主要取决于步进梁速度控制和位置控制的精度。因此,研究步进梁液压系统速度控制技术是很有必要和很有意义的。本课题以某钢厂步进梁式加热炉速度控制液压系统的改造为背景,以功率键合图为载体,对改造后的基于电液耦合平衡技术的非对称闭式泵控液压系统建立数学模型。传统的建模方法模型不易修改,在类似本文中这种多能域的电液耦合系统中存在某些不足,系统增加或减少一个元件,整个系统模型就得重新建立,状态方程随之得重新推导。而耦合系统状态方程的推导显得格外困难,甚至根本无法推导出来。因此,本课题提出了基于功率键合图的系统耦合—集成建模方法,即对系统的各个元件分别建立Simulink子模型,然后连接各个子模型构成整个系统的Simulink模型。该方法建立的模型各部分清晰明了,且模型易修改,符合实际建模要求。通过对系统进行仿真,得到该系统的动态特性曲线。并改变系统的某些参数,研究这些参数对加热炉的电液耦合系统的影响,为该系统的改进设计奠定了基础。在上述基础上,本文用键合图理论建立系统的数学模型,并就系统上升和下降过程中油缸的输出速度进行了仿真,结果表明,系统响应时间较短,反应灵敏,动态特性良好;并通过改变系统的一些主要参数,研究这些参数对加热炉的电液耦合系统的影响,为该系统的设计改进奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 复杂机电液耦合系统的研究现状及发展趋势  10-11
  1.2 本课题研究背景及主要研究内容  11-12
    1.2.1 研究背景  11
    1.2.2 研究内容  11-12
  1.3 课题的研究方案  12-14
第二章电液耦合系统建模理论简介  14-24
  2.1 电液耦合系统的建模  14-15
    2.1.1 液压系统建模的要求  14-15
    2.1.2 建模方法  15
  2.2 功率键合图法建模的理论和方法  15-21
    2.2.1 键合图基本概念  15-16
    2.2.2 键合图基本构成元素  16-21
  2.3 键图的增注  21-23
    2.3.1 能通量正向的选择  21-22
    2.3.2 因果关系的确定  22-23
  2.4 一种基于键合图的全局建模方法：系统耦合-集成建模方法  23
  2.5 液压领域建立键图的规则  23-24
第三章步进式加热炉电液耦合系统建模  24-46
  3.1 已应用的速度控制方案分析  24-26
    3.1.1 开式阀控速度控制系统  24-25
    3.1.2 开式泵控速度控制系统  25
    3.1.3 定量泵+专用AD 阀速度控制系统  25
    3.1.4 法国斯坦因公司泵控闭环速度控制系统  25-26
  3.2 基于电液耦合平衡技术的非对称闭式泵控电液耦合系统设计  26-29
    3.2.1 闭环流量控制系统原理  27
    3.2.2 基于电液耦合平衡技术的平衡回路  27-28
    3.2.3 非对称缸闭式泵控液压系统补油回路设计  28-29
    3.2.4 主泵零流量卸荷回路  29
  3.3 步进梁式加热炉速度控制系统动力元件分析  29-30
  3.4 加热炉电液耦合系统各元件建模  30-39
    3.4.1 液压泵  30-34
    3.4.2 溢流阀  34-35
    3.4.3 管路  35-36
    3.4.4 单向阀  36
    3.4.5 液压缸  36-38
    3.4.6 节流阀  38
    3.4.7 其他液压元件  38-39
  3.5 系统各元件的参数确定  39-42
    3.5.1 液压源  39
    3.5.2 溢流阀  39-40
    3.5.3 管路  40-41
    3.5.4 单向阀  41
    3.5.5 液压缸  41
    3.5.6 节流阀  41-42
  3.6 子系统间耦合参数的确定  42-43
  3.7 其他参数的确定  43-46
第四章系统的Simulink模型及动态仿真  46-57
  4.1 MATLAB/Simulink 仿真软件的介绍  46
  4.2 电液耦合系统各组成元件的Simulink 模型  46-50
    4.2.1 变量泵  46-48
    4.2.2 溢流阀  48
    4.2.3 管路  48-49
    4.2.4 单向阀  49
    4.2.5 液压缸  49-50
    4.2.6 节流阀  50
  4.3 系统的全局耦合Simulink 模型  50-52
    4.3.1 系统上升过程全局耦合Simulink 模型  50-51
    4.3.2 系统下降过程全局耦合Simulink 模型  51-52
  4.4 仿真结果分析  52-54
    4.4.1 下降系统仿真结果分析  53
    4.4.2 上升系统仿真结构分析  53-54
  4.5 部分系统参数对动态特性的影响  54-57
    4.5.1 管路  54-55
    4.5.2 液压油的体积弹性模量  55-57
第五章全文总结与技术展望  57-58
参考文献  58-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间发表的论文及成果  61-62
详细摘要  62-66

步进式加热炉电液耦合系统动态特性的研究

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