【正文】 ............................. 27 驅動力 ............................................................................................................... 27 ............................................................................................................ 27 ............................................................................................................... 28 ............................................................................................................ 30 ..................................................................................................................... 32 .......................................................................................................................................... 33 參考文獻 ...................................................................................................................................... 34 致謝 ............................................................................................................................................. 36 摘要 本設計為卷取機跑偏控制系統(tǒng)的設計。 ......................................................................... 6 ............................................................................................................. 7 .......................................................................................................... 7 錯誤 !未找到引用源。 本設計的說明書還闡述了卷取機跑偏控制電液控制裝置與氣液、機液裝置的比較。 電液伺服系統(tǒng)是指將電氣（含電子系統(tǒng)）和液壓兩種傳動方式結合起來組成的控制系統(tǒng)。 在國外，能夠進行機電液和自動化整體設計制造能力的公司很多。卷筒的壽命，一次上機使用能達到卷取 100 萬 噸鋼卷 的能力。由國內(nèi)自己制造的軋機，其水平遠低 于上述指標，主要表現(xiàn)在軋制速度上 第 2 頁 不去，其中主要原因之一就是張力精度不滿足要求，為此，如何提高冷軋卷取機張力系統(tǒng)的控制精度是有待解決的問題。如果運送輥子之間是相互平行的，帶鋼與輥子之間接觸在摩擦阻力界限之內(nèi)，帶鋼平直，斷面厚薄均勻，則作用在帶鋼上的張力分布均勻，這樣，帶鋼在輥子上行走就不會“跑偏”，只能保持在運行的軌道中心，無側向位移。 第 3 頁 2 卷取機跑偏控制系統(tǒng)的組成及工作原理 帶鋼跑偏的原因 帶鋼在運送輥子上行走，只要帶鋼和輥子表面有接觸，并在一定的摩擦阻力界限之內(nèi)，那么在帶鋼上的各點，就會和輥子的中心線成直角行走，帶鋼的張力是平均分布的。 但由于以下幾點原因，實際上在帶鋼運送中還是會發(fā)生“跑偏”。 （ 2）輥子幾何形狀的影響。所以錐度的大小影響了跑偏的速度。傳送帶材的輥子表面的質量也影響帶材的跑偏，輥子表面的粗糙程度不一，帶有螺紋形的橡膠輥，或者鍍層的輥子，都同樣會使帶鋼邊緣跑偏。來料鋼卷邊緣參差不齊，或成塔形，都對帶鋼運行是一擾動，使帶鋼邊緣跑偏。運行中的帶鋼受側向氣流或液流的影響，同樣會發(fā)生跑偏。 由上可見，帶鋼邊緣跑偏的影響因素眾多，跑偏是不可避免的。卷取機本身采用浮動糾偏機構來實現(xiàn)帶鋼邊緣位置跟蹤控制。 增大張力，這樣可以減少帶材跑偏 ,但不能完全消除 ,由于張力增大 ,使設備重量增大 ,投資也相應增大。 降低機組速度 ,可減少跑偏。 上述措施 ,由于經(jīng)濟效果差 ,不是十分理想的辦法。 (4)采用帶自動控制系統(tǒng)的浮動卷取機。164。當跟蹤位移相等時，偏差信號為零，卷筒處于新的平衡位置，使卷筒上的鋼帶邊緣實現(xiàn)自動卷齊。卷取機及其傳動裝置安裝在平臺 3 上，在主液壓缸 4 的驅動下平臺 3 沿導軌 5 在卷筒軸線方向產(chǎn)生的軸向位移為Δ xp， 跑偏量Δ x 在跑偏傳感器 6 感受后產(chǎn)生相應的電信號輸入液壓控制系統(tǒng)使卷筒產(chǎn)生相同的位移即糾偏量Δ xp，使Δ xp跟蹤Δ x，以保證卷取的帶材平齊。 帶材跑偏控制的伺服系統(tǒng)設計可以采用電液伺服系統(tǒng)，氣液伺服系統(tǒng)和機液伺服系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)的優(yōu)點是：信號傳遞快，反饋校正方便，光電檢測器開口 (發(fā)射器與接收器間距 )可達一米，故可裝于卷取機旁。液控單向閥組可使伺服液壓缸和輔助液壓缸有較高的位置精度。 ) 由最大鋼卷重量： 1M =15000kg， 卷取機移動部分質量： 2M =20xx0kg； 可得負載質量： tM =錯誤 !未找到引用源。 ? 。2p2tLp dtxdmPA ?錯誤 !未找到引用源。sfm P3/2 Fma ? （ ） 本系統(tǒng)選用雙桿活塞缸。 4 dD 22 ）（ ?? ，取 D/d = 帶入上式得 D= 按 GB/T234819935《液壓缸缸內(nèi)徑和活塞桿直徑系列》圓整為 D== 160mm， d==63mm，校核有效面積得： 錯誤 !未找到引用源。 = 錯誤 !未找到引用源。 mm6?? 根據(jù)冶金液壓缸外徑系列可取得 D1= HSGL125/63E3801 型液壓缸。 在進行動態(tài)分析時，主要研究泵的輸出壓力、輸出流量隨時間的變化規(guī)律及壓力變化與流量變化之間的關系。下面看一下動力源的節(jié)能問題。泵出口壓力能始終保持調(diào)定的壓力值，響應快，幾個執(zhí)行元件可以同時動作。 的選取 溢流閥的選擇 在液壓系統(tǒng)中，用來控制流體壓力的閥統(tǒng)稱為壓力控制閥，簡稱壓力閥。 ）； k — — 彈簧剛度（ N/m）； 0x — — 彈簧預壓縮量（ m）； x — — 閥開口量（ m） 可以看出，只要保證 xx0時，可使 000 //)( CAKxAxxkP ???? ， 這就表明，當溢流量變化時，直動式溢流閥的進口壓力是近于恒定的。 0”型單向閥，上海立新制造，工程直徑 10mm，管式連接，最低開啟壓力 。選 SL10GB130 型液控單向閥。 （ 2）額定流量 選擇伺服閥是要使閥的額定流量留有一定的余量。 Lvs Pxsign )(PK xv ? (3— 1) （ ） 式中，xvK= dC W/ ? ； LQ 為負載流量； LP 為負載壓力； sP 為供油壓力； vx 為閥芯的位移； dC 為流量系數(shù)； ? 為液體密度； W 為面積梯度。 根據(jù)負載匹配條件 伺服閥的工作壓力為 : 1Lp =6 Mpa 伺服閥的供油壓力為 : 2Lp =9 Mpa 伺服閥的負載流量為 : 錯誤 !未找到引用源。則系統(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)位置誤差為 ，系統(tǒng)滿足 mm1? 的卷取精度要求。壓差過大，容易造成液壓泵吸空而導致氣蝕損壞?；赜蜑V油器可采用高精度濾芯，最大允許壓差一般為 。 故?。核欧y前過濾器： ZUH40 20S。 ?? 所以1PP10P V2 203020????）（= 選取 。當帶鋼跑偏時，帶邊偏離檢測器中線，電阻 1R 隨光照變化而變化，使電橋失去平衡，從而形成調(diào)節(jié)偏差信號 gu 。帶鋼卷曲電液伺服系統(tǒng)職能方框圖如圖 所示。常用的分析方法通常是理論與實驗相結合的方法。 控制系統(tǒng)數(shù)學模型 光電檢測器和電流放大器 光電檢測器為反射式，其光路簡圖如圖 所示。(6 ～ 8) mm。 第 19 頁 圖 光電檢測器電路圖 考慮到電液伺服閥線圈電感的影響，電流放大器通常引入 深 度電流負反饋，從而使放大器有較高的輸出電阻，減小線圈電路的時間常數(shù)，使放大器具有恒流源性質。圖 是光電控制器的實測特性，其最大增益 錯誤 !未找到引用源。iei Ksx sisG ??? ）（ ）（）（ （ ） 圖 光電控制器特性 力反饋兩級電液伺服閥的傳遞函數(shù)可以表示為： 錯誤 !未找到引用源。最終可將伺服閥的傳遞函數(shù)簡化為： 錯誤 !未找到引用源。得伺 服閥的空載平均流量增益 錯誤 !未找到引用源。A) （ ） 最終計算得 : 錯誤 !未找到引用源。 負載壓力不需太大，可把負載壓力取得更小些，?。? vK =22rad/s， pA = 2m (標準伺服閥 )， h? =88rad/s， 錯誤 !未找到引用源。它支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、連續(xù)和離散混合系統(tǒng)，而且可以支持具有多種多樣速率的采樣系統(tǒng)。即 Simulink 提供了使用控制框圖模型進行組態(tài)動態(tài)仿真平臺，使用 Simulink 進行仿真和分析，用戶建模通過簡單的單擊和拖動鼠標的動作就能完成，然后利用 Simulink 提供的 Simulation 功能對系統(tǒng)進行仿真和分析 。當打開一個新的 系統(tǒng)模型文件后，用戶就可以選擇合適的系統(tǒng)模型。 模型建立好后，需要保存系 統(tǒng)模型，然后設置模塊參數(shù)與系統(tǒng)仿真參數(shù)，最后就可以直接對它進行仿真和分析。但校核系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)拖動力是必要的。取滾動摩擦系數(shù) ? =，則 錯誤 !未找到引用源。 MPapL ? 時，負載流量 錯誤 !未找到引用源。下面的分析是在時域和頻域中進行的。相應的 MATLAB語言程序如下： 求單位階躍、單位斜坡響應程序： num=[10]。 [y,x]=lsim(num,den,u,t)。 den=[, 1,10]。 1)( ?cA? 幅值裕度： 錯誤 !未找到引用源。因此，只要取光電控制器增益iK = （保證 K = 10）即可。該系統(tǒng)的?st s， b? 略大于 10 rad/s（略大于開環(huán)幅頻特性的穿越頻率 錯誤 !未找到引用源。然而，由于本系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)存在著死區(qū)和零漂，在建立數(shù)學模型中沒有 考慮這些因素。 (1)伺服閥的死區(qū) 伺服閥的死區(qū)電流 錯誤 !未找到引用源。 mAAKpi pfD 2102 104 852 ?????? （ ） 其中，伺服閥的零位壓力增益 錯誤 !未找到引用源。 （ ） （ 4)光電控制器的零漂 光電控制器的零漂主要是電流放大器的零漂，設其為1%，則折算到伺服閥的零漂電流為 mAii Rd 3%12 ????? 。由圖可以計算出 fi? 錯誤 !未找到引用源。 mmeee vfv 33 )( ?? ??????? （ ） 可見，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差主要是速度誤差。 第 31 頁 系統(tǒng)的改進措施 由上面的分析可知，該系統(tǒng)的響應速度和穩(wěn)態(tài)精度還不能滿足生產(chǎn)要求，其根本原因是液壓缸 負載環(huán)節(jié)的固有頻率偏低，致使開環(huán)增益不能提高（受穩(wěn)定性限制）。 從圖 可以看出，如能使 n? =90 rad/s ， sv? = 152 rad/s，則在保證同樣穩(wěn)定儲備的情況下可將 K 提高到 20，此時頻寬 bf 可達到 20Hz。原系統(tǒng)選液壓缸的行程 H = 177。為此，只需將原液壓缸的兩腔分別加 55 mm 的墊塊就可以了。 （ 2）增大液壓缸 負載環(huán)節(jié)的阻尼比 h? 在其他參數(shù)不變的情況下，增大 h? 錯誤 !未找到引用源。 （ 3）電氣補償方法 在系統(tǒng)中串聯(lián)一個滯后環(huán)節(jié)（ PI環(huán)節(jié)）可以提高穩(wěn)態(tài)精度，但對響應速度改善不大。實際生產(chǎn)系統(tǒng)是多因素的復雜系統(tǒng)，為建立理論模型，將設計過程簡化處理，即忽略了實際中的一些影響因素。 根據(jù)帶鋼卷取機卷取過程中容易出現(xiàn)的跑偏現(xiàn)象以及現(xiàn)場的實際控制要求，本文在對液壓元件進行選型后設計了一套帶鋼卷取跑偏控制