轧机机架辊系系统仿真分析Word下载.docx

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目录

一、项目目的

二、设计参数

三、设计过程

1.建立数学模型

2.传递函数

3.系统框图

4.用Matlab软件仿真分析系统响应特征

四、项目制作分工与心得体会

五、参考文献

一、项目目的

通过本课题的研究，使学生对轧机动力学模型的相关理论进行更为深入的学习，重点掌握数学模型建立方法和时域、频域分析方法。

轧机机架一辊系模型。

假设轧机上下辊系沿轧制线对称，将4自由度系统简化成为2自由度系统；

液压缸活塞杆和四辊轧机支撑辊刚性连接；

液压缸缸体和机架刚性连接；

工作辊和支撑辊之间是弹簧一阻尼连接。

根据上述假设，建立了轧机机架、辊系和液压缸的简化动力学模型如图1所示。

图1四辊轧机机架一辊系简化模型

参数表

序号

参数项

参数值

单位

1

撑辊及其轴承座等效质量mb

75×

103

Kg

2

工作辊及其轴承座等效质量mw

9.2×

3

工作辊和支撑辊间的阻尼系数c

11.38×

105

n.s/m

4

工作辊和支撑辊间的弹簧系数k

6×

1010

N/m

5

板带宽度b

1143

mm

6

轧制力Fh

16

MN

7

机架弹簧刚度km

9×

三、设计过程

（1）建立数学模型

…..

（1）

液压缸活塞的位移量、工作辊系位移和机架变形量三者关系

Xp-2zw=Fh/km…………………………………….

（2）

拉氏变换

（mbs2+cs+k）zb=Fh+（cs+k）zw…………（3）

（mws2+cs+k）zw=（k+cs）zb-bFz………（4）

联立上式消去zb、Fh得

[mwmbs4+（mwc+mbc）s3+（mwk+mbk）s2+2kmcs+2kmk]zw=（kmk+kmcs）xp-（bmbs2+bcs+bk）Fz

（2）传递函数

G1=

G2=

（3）系统框图

图2反馈控制系统

（4）用Matlab软件仿真分析系统响应特征

时域分析：

1）比例环节-P的作用：

增强系统快速性，减小稳态误差，但同时会使系统稳定性下降；

2）积分环节-I的作用：

可提高系统低频响应增益，减小甚至消除稳态误差,但对系统动态特性稍有影响；

3）微分环节-D的作用：

可以改善系统的动态特性，例如选择适当，可减小超调，减小调整时间，但会使系统的抗干扰性变差。

以上时域分析，加PID调节最后使瞬态响应指标：

延迟时间、上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间，符合要求。

Mp=0.15

tp=0.00005s

ts=0.0005s

频域分析：

Model

（1）为最下条曲线，P=100I=20D=10

Model

（2）为第二条曲线，P=100I=20D=100

Model（3）为最上条曲线，P=100I=20D=1000

对于开环稳定的相角裕度r=30。

～60。

为宜；

幅值裕度Kg（dB）>

6dB。

Model（3）加PID调后的最优系统Bode图

四、项目制作分工与心得体会

1.制作分工

2.心得体会

以项目为主线，将控制工程基础课程中学到的基础理论知识用于分析和解决项目中出现和存在的问题，让我们在项目分析中深入理解如何将所学理论知识应用于解决实际问题的方法和思路。

引导我们积极思考、学会学习、主动学习，综合训练我们能力，提高我们综合运用本门课理论知识，并未后续其他专业课程的学习打下基础。

通过同学们的分工合作，在充分讨论基础上，给出解决问题的方案。

使我们在沟通能力、团队合作能力等方面得到锻炼和提高。

五、参考文献

[1]镰田正诚．板带连续轧制[M]．北京：

冶金l,lk出版社，2002

[2]张亮郭仕剑王宝顺.MATLAB7.X系统建模与仿真人民邮电出版社，2006

[3]孔祥东王益群控制工程基础机械出版社，2008