液压控制系统课程小项目.docx
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液压控制系统课程小项目
1450冷连轧机轧制力伺服控制系统仿真分析
目录
一、课题介绍和选题意义（3）
二、已知设计参数（4）
三、压下力控制简图（5）
四、所选部件及其所需参数（6）
五、数学建模（7）
六：
系统方块图（10）
七、Amesim仿真分析（10）
一、课题介绍及选题意义
1.课题简介：
轧制力控制是除位置控制以外的液压AGC系统
的第二个基本控制闭环，当轧制力在允许的范围内变化时液压AGC系统通常采用位置闭环控制方式，当轧制力超过允许范围时，系统为了防止液压缸过载，将切换至压力闭环控制系统。
确保液压缸在轧制过程中不过压。
轧制力闭环控制是通过连续地测量板带轧制过程中的轧制压力波动ΔP，经过反馈到比较元件和给定信号比较控制阀的开度进而控制缸的位移来控制轧制力。
2.选题意义：
现代工业对高质量冷轧板带钢的需求量越来越大。
为了适应市场需求，国内许多钢铁企业纷纷引进冷轧板带生产与平整线，同时也出现了一个重大问题，即如何保证冷轧板带的质量。
所以冷轧机轧制力的控制就显得尤为重要。
本文依据平整机液压压下系统关键元件，建立液压系统的数学模型，利用已设计的数据采集平整机的实际生产数据，对轧制力系统进行辨识;并通过仿真软件对系统做进一步的研究及调整。
这给液压系统设计人员和调试人员提供了设计调试依据和参考，也为平整机轧制力智能化控制研究提供了基础，具有一定的理论意义及参考价值。
二．已知设计参数：
1）主要参数：
序号
参数项
参数值
单位
备注
1
最大负载力
750
t
2
压下缸行程
160
mm
3
压下缸直径
800
mm
4
压下缸杆径
750
mm
5
液压油源
恒压油源
恒压变量泵
6
工作压力
25
MPa
7
有杆腔背压
3
MPa
8
油液密度
850
Kg/m3
9
油液粘度
32
mm2/s
10
工作温度
40
℃
2）负载参数：
每个压下缸按照动能相等的原理进行质量和刚度的计算:
m=15000kg,k1=12000MN/m。
而负载的等效黏性阻尼系数Bp=540KNs/m。
三.压下力控制简图:
图1.压下力控制简图
四．所选元件及其参数：
1）电液伺服阀参数：
采用MOOG-D791电反馈三级电液伺服阀，基本参数如下：
额定流量Qn=160L/min
额定供油压力：
31.5MPa
额定电流：
（0—10）/（4—20）mA
滞环：
<0.5%
分辨率：
<0.2%
线圈电阻：
10kΩ
温度零漂：
<2%
零位静耗流量：
7L/min
幅频宽（-3dB）:
>80Hz
相频宽（-90度）：
>110Hz
工作介质：
DIN51524矿物油
工作温度：
（-20—80）℃
2）传感器
压力传感器是HDA3700系列压力传感器，采用不锈钢片上的薄层DMS技术，结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长。
总误差0.5%；压力范围6至600bar;信号输入4~20mA或0~20mA或0~10V；受温度变化影响极小。
压力和电信号的转化由传感器的核心部件检测体和放大电路完成，压力信号输出采用0~10V信号。
五、轧制力系统各元件的数学模型：
1）伺服放大器是通过将输入电压转换为电流对伺服阀进行控制的，可不计时间常数，近似为比例放大环节：
I=KaE0
式中I为放大器输入电流；Ka为放大器的放大系数。
2）伺服阀位移与输入电流的关系可表示为一个二阶震荡环节
式中ωsv—伺服阀固有频率，从样本中查得ωsv=502.4rad/s
ζsv—伺服阀阻尼比,从样本中查得ζsv=0.707
Ksv=
=1.88m3/（s.A）
3）液压缸产生力与伺服阀位移关系
基本方程：
（1）阀的线性流量方程
（2）液压缸控制腔的连续性方程
（3）负载平衡方程
式中：
Ah是液压缸无杆腔面积，Ar是有杆腔的有效面积
图2.阀控液压缸方块图
4）压力传感器为HDA3700系列压力传感器，传递函数可看做一阶惯性环节：
式中，Kfp为压力传感器放大系数；tfp为压力传感器时间常数
六：
系统方块图
图3.系统传递函数
七、用Amesim搭建系统模型并仿真
图4.伺服系统模型：
图5.系统输入脉动信号：
图6.系统响应信号
图7.系统Bode图
Ø系统分析：
由上图可知，系统穿越频率为，19.2124Hz，相角裕度为250.2004degree;幅值裕度明显大于0，由此可知系统稳定性满足要求，但是快速性稍微有些不够。
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