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连铸板坯结晶器结晶质量与控制系统研究

作　者: 徐文晋
导　师: 徐泽宁
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 连铸结晶器振动负滑脱理论 PID MATLAB
分类号: TF341.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 43次
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内容摘要

摘要:为了实现铸坯的热态装炉或者直接轧制,必须生产出不需要表面处理的优质铸坯。结晶器是连铸机非常重要的部件,是一个强制水冷的无底钢锭模。称之为连铸设备的“心脏”。连铸结晶器振动是常规连铸的最基本特征。市场对钢材产品的品质要求越来越高,对结晶器的振动规律提出了一次又一次的要求,正是因为这样结晶器振动规律从矩形速度规律一步步的演变为现在流行的非正弦速度规律。本文结合实际生产需要,由于结晶器结晶质量受负滑脱时间的影响,根据负滑脱理论,推导负滑脱理论和振动波形的关系,从而给出正弦振动和非正弦振动的位移和速度表达式。设计液压伺服系统,并推导系统中各个元件的传递函数,从而得到整个系统的传递函数。通过MATLAB对系统的稳定性进行判断。PID参数的整定直接影响整个控制系统的好坏,通过临界比例法对PID进行参数的整定,得到满意的PID参数。用MATLAB进行控制系统的仿真,对比几种仿真曲线,验证控制系统的可行性。最后对PLC进行程序设计,从而进行现场实验。在进行现场实验的过程中进行数据的采集,在结晶器振动控制系统稳定的运行时,用VISION进行数据的采集,把采集到的数据用MATLAB/GUI进行数据显示,得到正弦和非正弦振动的位移和加速度曲线,并且从X、Y、Z三个方向上检验设计的控制系统。目前,实际生产中应用的结晶器振动控制系统绝大多数是国外的产品,国外对结晶器非正弦振动的研究已经成熟,而国内的研究处于刚刚起步阶段,所以自主研究开结晶器非正弦振动控制系统和研发新的振动波形是有很重要的意义。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1. 绪论  8-15
  1.1 前言  8-9
  1.2 结晶器振动技术发展  9
  1.3 结晶器振动规律的演变  9-11
    1.3.1 矩形速度规律  9-10
    1.3.2 梯形速度规律  10
    1.3.3 正弦与非正弦速度规律  10-11
  1.4 课题背景及意义  11-12
  1.5 论文的主要内容  12-14
    1.5.1 结晶器振动参数  12-13
    1.5.2 MATLAB/Simulink 对整个控制系统进行仿真  13-14
    1.5.3 MATLAB/Simulink 对整个控制系统进行仿真  14
  1.6 本章小结  14-15
2.连铸结晶器振动参数设定及传递函数模型建立  15-29
  2.1 铸坯表面振痕形成过程  15-16
  2.2 提高铸坯质量的方法  16-18
  2.3 正弦振动  18-24
    2.3.1 正弦振动的基本参数  18-19
    2.3.2 正弦振动的工艺参数  19-20
    2.3.3 正弦振动参数的确定  20-24
  2.4 非正弦振动  24-28
  2.5 本章小结  28-29
3.液压伺服系统设计及传递函数建立  29-43
  3.1 液压伺服系统  29-30
  3.2 结晶器液压振动装置  30
  3.3 液压振动系统数学模型  30-41
    3.3.1 液压缸数学模型  31-40
    3.3.2 电液伺服阀  40
    3.3.3 伺服放大器及位移传感器  40-41
  3.4 系统稳定性分析  41-42
  3.5 本章小结  42-43
4.结晶器振动控制系统仿真  43-58
  4.1 PID 控制器  43-49
    4.1.1 PID 参数的整定  44-46
    4.1.2 临界比例法对PID 参数的整定  46-49
  4.2 MATLAB 仿真  49-57
    4.2.1 正弦信号的模拟  50-54
    4.2.2 非正弦信号的模拟  54-57
  4.3 本章小结  57-58
5.实验与分析  58-67
  5.1 可编程控制器  58-59
  5.2 S7-200 程序设计  59-62
  5.3 现场实验  62-66
  5.4 本章小结  66-67
6.结论与展望  67-68
参考文献  68-71
致谢  71

连铸板坯结晶器结晶质量与控制系统研究

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