系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)結(jié)課作業(yè)-基于MATLAB的

帶鋼卷取電液控制系統(tǒng)的研究

姓名：

王紫民

流水號(hào)：學(xué)號(hào)：

專業(yè)：

機(jī)械工程

日期：

2014.05.10

基于MATLAB^鋼卷取電液伺服控制系統(tǒng)的分析

一、課題研究?jī)?nèi)容

隨著當(dāng)今技術(shù)的不斷革新，軋鋼的生產(chǎn)已經(jīng)向自動(dòng)化、連續(xù)化、高速化方向 發(fā)展，而電液控制系統(tǒng)已成為現(xiàn)代軋鋼設(shè)備重要組成部分。尤其在張力控制、位

置控制和速度控制上優(yōu)勢(shì)非常明顯。本課題以一種卷取跑偏電液控制系統(tǒng)為例， 基于MATLA分析電液伺服控制系統(tǒng)的性能。

電液伺服系統(tǒng)是指電氣和液壓兩種控制方式結(jié)合起來(lái)組成的控制系統(tǒng)。在這

種控制系統(tǒng)中，用電氣元件實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)、傳遞和處理。用液壓傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 其優(yōu)點(diǎn)是利用電氣的方便性、智能性以及液壓系統(tǒng)響應(yīng)速度快，負(fù)載剛度大的特 點(diǎn)，使系統(tǒng)更具適應(yīng)性、穩(wěn)定性。

在帶鋼卷取過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，引起跑偏的原因有張力不適當(dāng)或張力 波動(dòng)較大、輥系的不平行度和不水平度、輥?zhàn)悠幕蛴绣F度、帶鋼厚度不均、浪 形及橫向彎曲等，跑偏控制系統(tǒng)其作用就是使帶鋼在準(zhǔn)確位置上運(yùn)動(dòng)， 避免跑偏 過(guò)程過(guò)大損壞設(shè)備或造成斷帶停產(chǎn)。本次就是針對(duì)電液伺服機(jī)對(duì)帶鋼卷取機(jī)跑偏 的控制系統(tǒng)的研究。

二、電液伺服控制系統(tǒng)組成及原理

該控制系統(tǒng)由液壓能源、電液伺服閥、伺服液壓缸等主要組件構(gòu)成。

P

4

tA—

L

~T^

J y

C

1

」-

圖1帶鋼卷取跑偏控制系統(tǒng)原理圖

1-鋼帶卷2-卷筒3-光電檢測(cè)器4-PLC控制器5-伺服放大器6-電液伺服

閥7-能源裝置8-伺服液壓缸9-卷取機(jī)

該系統(tǒng)原理是帶鋼跑偏位移式系統(tǒng)輸入量，卷筒的跟蹤位移為輸出量。輸入 量與輸出量的差值經(jīng)光電檢測(cè)器檢測(cè)后，經(jīng)PLC控制器控制、伺服放大機(jī)將信號(hào) 放大，放大的頻率信號(hào)驅(qū)動(dòng)電液伺服閥動(dòng)作， 進(jìn)而控制伺服液壓缸驅(qū)動(dòng)卷取機(jī)的 移動(dòng)。液壓能源為整個(gè)系統(tǒng)工作提供足夠的能量。

該系統(tǒng)控制系統(tǒng)框圖如下：

跑偏位移0—

跑偏位移

0—

PL(控制器

伺服閥

液壓缸

跟蹤位移

X|_

i丨

圖2控制框圖原理圖 帶鋼卷取電液伺服系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下： 帶鋼運(yùn)行速度 V =5m/s，糾偏調(diào)節(jié)速度Vp = 0.025m/s，工作行程L - _75mm， 系統(tǒng)頻寬fb = 2 ~ 3Hz，鋼卷邊部誤差e = (1 ~ 2)mm，慣性負(fù)載m^ 2.75 104kg

三、建立數(shù)學(xué)模型

電液伺服閥

控制系統(tǒng)中采用的是TR-h7、20EF型動(dòng)圈雙極滑閥位置反饋式電液伺服閥，其

主要技術(shù)參數(shù)為：

J^0.3A，供油壓力巳=4.5Pa，額定流量q^ 0.5 10‘m3/s

流量增益計(jì)算為：

TOC \o "1-5" \h \z 33

—蟲(chóng)』5 10 m化佃1。冷3/業(yè))(1)

AiR0.3A

認(rèn)定液壓源壓力R恒定，不計(jì)液壓油慣性，已知伺服閥峰值時(shí)間為tp、0.035s，

最大超調(diào)量M p : 9.5%，過(guò)渡時(shí)間ts : 0.06s，伺服閥可以看做二階振蕩環(huán)節(jié)， 可得其固有頻率Wn =112rad /s，阻尼比按經(jīng)驗(yàn)去液壓.=0.6，得到伺服閥傳遞 函數(shù)為：

(2)1.67 10’ 1122s22 0.6 112s 1122

(2)

Ql (s)是負(fù)載流量，厶I(s)是電流放大器輸出的電流

液壓缸-負(fù)載

液壓缸技術(shù)參數(shù)：活塞直徑D = 0.125m，活塞桿直徑d = 0.06m，活塞行程

L二75mm ,液壓缸有效工作面積A^ 9.45 10~m2 ,系統(tǒng)總的壓縮容積

Vt =2.48 10-m2，取液壓油的等效彈性模量 亠=7 108 Pa，其固有頻率為

Vtmt4 7 1 0

Vtmt

4 7 1 08(9.45 1 02)2

:2.48 10；2.75 104

rad / s 二 60.5rad / s

(3)

液壓缸的阻尼比?在跑偏系統(tǒng)中取.=0.2 o 由于是慣性負(fù)載，液壓缸-負(fù)載環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為

21 / ApW

2

1 / ApWn

G(s)'簽\十歸

13 60.52

9.45 10

3 2 2

S3 2 0.2 60.5s2 60.52s

(4)

Xp(s)是液壓活塞的位移，Ql(s)是負(fù)載流量，

本例中忽略了光電檢測(cè)器和電流放大器的數(shù)學(xué)模型， 主要考慮機(jī)械傳動(dòng)部件的函 數(shù)傳遞關(guān)系，但在仿真中應(yīng)補(bǔ)充光電控制器的傳遞函數(shù)，本題中光電檢測(cè)器增益 暫且取為Ki =120A/m，再由式(2)和(4)得控制系統(tǒng)框圖如下：

X (s)Xp

X (s)

Xp(s)

圖3控制系統(tǒng)框圖 該閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：

G(s)G(s)‘ =1201.67 10； 112

G(s)G(s)‘ =120

1.67 10； 1122s22 0.6 112s 1122

1

9.45 10”

60.52

s3 - 2

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的MATLAB已知坐标均匀取电,基于MATLAB带钢卷取电液伺服控制系统的分析(word文档良心出品)（11页）-原创力文档...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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