【正文】 波動、負(fù)載力矩波動 ５、人機(jī)交互和數(shù)據(jù)記錄能力 技術(shù)要求和性能指標(biāo) ?熱連軋機(jī)綜合分析需要采用以下范疇的數(shù)學(xué)方程： ? (1) 表征連軋過程物理特性的方程。表征連軋過程物理特性的方程主要是指彈跳方程、流量方程、溫降方程、板形方程 ,以及包含主要軋制參數(shù)的計算公式 ,如軋制力、軋制力矩、前滑及功率公式等。 ? (2) 表征控制系統(tǒng)動態(tài)特性的方程。例如 ,電機(jī) 機(jī)械系統(tǒng) (或者液壓系統(tǒng) )及控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) ,包括檢測儀表的響應(yīng)性等。 ?因此 ,比較合理的方法是采用理論分析和實驗驗證相結(jié)合的方法 ,大量分析工作可以應(yīng)用數(shù)學(xué)仿真從理論上進(jìn)行 ,最后對其結(jié)論進(jìn)行實驗驗證或者在理論分析基礎(chǔ)上找到較合理的方案后 ,在中試軋機(jī)及生產(chǎn)軋機(jī)上試用。 技術(shù)要求和性能指標(biāo) ?數(shù)學(xué)仿真研究法 ,實質(zhì)上是將連軋工藝設(shè)備 (包括控制系統(tǒng) ) ,使用數(shù)學(xué)方程來進(jìn)行描述和模擬 ,通過改變軋制過程條件而進(jìn)行分析研究。在數(shù)學(xué)仿真研究法中引入智能控制的理論研究。 ?智能控制實際上是對自動控制理論與技術(shù)發(fā)展到一個新階段的綜合 ,自 20世紀(jì) 60年代誕生以來就一直是人們高度關(guān)注的焦點(diǎn)。 1966年 J. M. Mendel首先主張將人工智能用于飛船控制系統(tǒng)的設(shè)計 [ 9 ] , 1984年小園東雄將人工智能引入軋制領(lǐng)域 [ 10 ] ,實現(xiàn)了對型鋼的最優(yōu)剪切控制。 技術(shù)要求和性能指標(biāo) ?熱軋生產(chǎn)是一個十分復(fù)雜的動態(tài)過程 ,蘊(yùn)含大量不確定偶發(fā)因素 ,具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合的特性。單純依靠傳統(tǒng)的控制理論已無法滿足其控制精度的要求。 ?由于熱連軋生產(chǎn)的復(fù)雜性和高技術(shù)性 ,使現(xiàn)代控制理論也得到了相應(yīng)的發(fā)展和應(yīng)。主要表現(xiàn)在 :復(fù)雜系統(tǒng)的建模、機(jī)電耦合系統(tǒng)的力學(xué)行為、非線性系統(tǒng)模型辨識、網(wǎng)絡(luò)控制理論的研究、智能控制理論與現(xiàn)代控制理論融合統(tǒng)一和計算機(jī)信息系統(tǒng)與現(xiàn)代控制理論的相互滲透。 技術(shù)要求和性能指標(biāo) 討論的問題 ?連軋機(jī)對控制系統(tǒng)提出了那些要求？ ?被控對象有那些？我們知道他們的那些特性？ ?怎樣確保系統(tǒng)的性能指標(biāo)？ ?我們能有那些手段實現(xiàn)自動化？ 技術(shù)要求和性能指標(biāo) 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ?直流他勵電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ?速度閉環(huán)系統(tǒng)的等效模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ?直流電機(jī)調(diào)速器 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ?異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 模型具有高階（ 8階）、多變量（電壓、電流、磁鏈） 、非線性（變量乘積）、強(qiáng)耦合（變量交叉）特性 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ? 三相轉(zhuǎn)變到二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的等效電路 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 三相轉(zhuǎn)變到二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的等效電路 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ?矢量控制系統(tǒng) 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ?交流調(diào)速系統(tǒng)等效模型 ? 輸出為電角速度 ? np為電機(jī)極對數(shù) 各類變頻器 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ? 電壓及功率范圍 三相， 208至 480 V 110 kW 頻率 48至 63 Hz 功率因數(shù) 連續(xù)負(fù)載能力 x I2N 一般應(yīng)用 , x I2hd 重載應(yīng)用 x I2hd for 2 /60 seconds 啟動過載 過載能力 (最高環(huán)境溫度 40oC時 ) 每十分鐘允許一分鐘的 x I2N重載應(yīng)用 允許 2秒鐘的 x I2N啟動應(yīng)用。 開關(guān)頻率 1kHz 4 kHz， 8 kHz， 12 kHz 制動 R1,R2內(nèi)置制動斬波器標(biāo)配 加速時間 /減速時間 1800秒 控制方式 矢量控制，標(biāo)量控制。 防護(hù)等級 IP 21/IP54 2路模擬輸入 電壓信號 電流信號 2路模擬輸出 0 (4)至 20 mA，負(fù)載 500 ? 6路數(shù)字輸入 12至 24 V DC由內(nèi)部或外部供電， 3路繼電器輸出 型號 NO + NC 相關(guān)特點(diǎn) 內(nèi)置 MODBUS協(xié)議 標(biāo)配 RFI 體積小，重量輕，電感量大 適應(yīng)力矩變化大的離心機(jī)負(fù)載 ACS550電抗器飽和點(diǎn)遠(yuǎn)離額定電流范圍 直流側(cè)采用變感電抗器 風(fēng)機(jī)受軟件控制 兩套 PID參數(shù) 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 電氣控制柜 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ?變頻器控制柜 單電機(jī)拖動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 多分部連拔機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ?連軋機(jī)系統(tǒng)實例 多分部連拔機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 多分部連拔機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 多分部連拔機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 多分部連拔機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ? 連拔機(jī)設(shè)計實例 控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計 設(shè)計依據(jù)： 電機(jī)參數(shù)： 工藝要求： 分部數(shù)量： 4分部 直線速度： 1米 /秒 張力調(diào)節(jié)方法： 直線調(diào)節(jié)式 啟動特性：等加速 停止特性：等減速 張力波動： 1毫米 緊急制動：機(jī)械抱閘 要求： 選擇：接近式張力傳感器 變頻調(diào)速器 工業(yè)控制器 設(shè)計：控制系統(tǒng)原理圖 電氣控制柜安裝圖 控制系統(tǒng)接線圖 編制：全部控制程序 人機(jī)顯示界面 調(diào)試：寫出調(diào)試步驟 完成整機(jī)調(diào)試 ?視頻演示 (1)轉(zhuǎn)子磁鏈的單機(jī)架數(shù)學(xué)模型 1bg d bKfU t S? ?(2)異步電動機(jī)的單變量數(shù)學(xué)模型可由下式確定： 2375elGD d nTTdt??多分部連拔機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計 注意到到 T與 f成正比 控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計 T與 f成正比，可以依據(jù) Te調(diào)整 Kb， 如果加入調(diào)節(jié)器，可依據(jù)特性曲線調(diào)節(jié) Kb。 ?給定信號為 0~5V直流電壓，要求最大轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，另外，變頻器放大系數(shù) =2。 PWM開關(guān)頻率為 4K時，最大失控時間為時，即 ，考慮實際系統(tǒng)速度內(nèi)環(huán)內(nèi)，仍有許多濾波環(huán)節(jié)，因此取為 。 ? 量為： ?因此按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的單機(jī)架變頻器 +異步電動機(jī)開環(huán)模型近似為： 2 2 21 . 5 0 . 4 0 0 . 6G D k g