【正文】 35%，不滿足設(shè)計要求，不能實際應(yīng)用?？紤]到在系統(tǒng)中應(yīng)用校正器，來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的快速性與準確性。采用簡單且應(yīng)用廣泛的PID控制器，進行調(diào)節(jié)重新建立方塊圖如圖412所示。圖412 PID校正的系統(tǒng)仿真圖不斷調(diào)節(jié)PID各個環(huán)節(jié)的參數(shù)，知道系統(tǒng)性能好的控制系統(tǒng)。經(jīng)過調(diào)整參數(shù)，最終確定調(diào)整方案：同時加入比例和積分環(huán)節(jié)時(，積分系數(shù)為20)，系統(tǒng)的時間響應(yīng)如圖413所示。圖413 PID校正后的系統(tǒng)時間響應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性誤差控制在2%，最大超調(diào)量控制在2%以內(nèi)，響應(yīng)迅速，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性、快速性和準確性的要求。 液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的驗證系統(tǒng)的參數(shù)基本確定，加入PID控制器后，在頻域里驗證系統(tǒng)的特性。 （1）利用奈氏判據(jù)來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性 開環(huán)的零極點圖如圖414所示。圖414 PID校正后系統(tǒng)開環(huán)零極點圖 由圖可以看出，加入PID控制器后系統(tǒng)的開環(huán)的極點全部位于s平面的左半平面，開環(huán)穩(wěn)定。 判斷出開環(huán)是穩(wěn)定的，利用奈魁斯特判據(jù)來判斷閉環(huán)是否穩(wěn)定，開環(huán)的柰式圖如圖415所示。圖415 PID校正后系統(tǒng)開環(huán)的柰式圖由圖可以看出，加入PID校正后的開環(huán)系統(tǒng)不包含（1,0）點，由此判定系統(tǒng)閉環(huán)是穩(wěn)定的。（2） 利用閉環(huán)的零極點圖判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性 作出的閉環(huán)的零極點圖如圖416所示。圖416 PID校正后系統(tǒng)閉環(huán)的零極點圖 由圖可以看出，加入校正器后閉環(huán)胸的極點全部位于s平面的左半平面，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 （3）開環(huán)與閉環(huán)的bode圖 在頻域里，研究系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，求出系統(tǒng)的幅值裕度、相角裕度和頻寬，開環(huán)與閉環(huán)的bode圖如圖417所示。圖417 PID校正后系統(tǒng)開環(huán)與閉環(huán)的bode圖由以上的博得圖可以得出，系統(tǒng)閉環(huán)的頻寬為：，滿足液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)所提出的設(shè)計要求。 本章總結(jié) 控制系統(tǒng)的性能，可以用系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性三個方面來描述。對于一個伺服控制系統(tǒng)來說，其首先必須是穩(wěn)定的，在穩(wěn)定的前提下，對其快速性和準確性進行調(diào)節(jié)。 本章中，以單機架650軋機為代表，經(jīng)過學(xué)習(xí)和研究，建立了液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并運用matlab中的simulink仿真模塊對系統(tǒng)進行仿真。在數(shù)學(xué)模型的建立和仿真過程中，可以深切理解到伺服控制系統(tǒng)中，各個參數(shù)（比如，液壓固有頻率、伺服閥頻率等參數(shù)）對系統(tǒng)性能的影響。通過仿真結(jié)果，將自己設(shè)計的液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)的性能進行驗證，為系統(tǒng)的實際應(yīng)用時的參數(shù)調(diào)節(jié)方法及其范圍提供依據(jù)。第5章 液壓網(wǎng)輥伺服控制系統(tǒng)的三維建模 第5章 液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)的三維建模 集成塊的設(shè)計液壓集成塊即閥塊，是液壓傳動的歷史上出現(xiàn)較早，目前閥塊的應(yīng)用在液壓系統(tǒng)中十分廣泛。在這種設(shè)計方法中，液壓元件不在依靠復(fù)雜的管道連接在一起，而是將管路集成在一個閥塊中，然后在閥塊中加工出各種相互關(guān)聯(lián)或獨立的孔道來構(gòu)成液壓系統(tǒng)所需要的回路。液壓集成塊即閥塊，由于自身的優(yōu)點，在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用越來廣泛，其重要性也逐漸被人們所認識到。目前的液壓系統(tǒng)，很多采用集成塊的形式，來避免復(fù)雜的布管和拆卸的復(fù)雜，集成塊有倆個作用，一是集成液壓油路，減小系統(tǒng)空間；二是當做安裝地板使用，板式安裝法的出現(xiàn)比較早，閥塊的出現(xiàn)完美與板式安裝法結(jié)合。閥塊的優(yōu)點：（1）板式安裝的元件在集成塊出現(xiàn)之前已經(jīng)存在，集成塊的出現(xiàn)使板式安裝閥的安裝優(yōu)點進一步發(fā)揮出來。板式安裝元件與集成塊的完美結(jié)合，促進了板式安裝元件的發(fā)展，在液壓系統(tǒng)發(fā)展上具有十分重要的意義；（2）液壓系統(tǒng)的管道集成在集成塊里，避免了復(fù)雜的安裝和拆卸的復(fù)雜，同時縮小了系統(tǒng)的占用面積；（3）因為管道集成在集成塊中，管道大大縮短，有管路所帶來的問題也被縮小，比如管道的泄露問題、振動問題、壓力損失問題等；（4）因為每一個集成塊內(nèi)部集成的管路是確定的，不能更改，所以更換系統(tǒng)管路只能更換閥塊，但是這樣，便有利于系統(tǒng)系統(tǒng)的批量化生產(chǎn)；（5）由于液壓塊高度集成，向空間發(fā)展，節(jié)省大量的管路、接頭和密封件的液壓元件及其輔件； 閥塊的設(shè)計準則集成塊的閥體是安裝各種液壓元件，并且其內(nèi)部按照液壓系統(tǒng)原理圖的要求能實現(xiàn)各個元件之間油道連通的復(fù)雜功能塊，是集成設(shè)計的關(guān)鍵，有如下幾條注意點：(1) 在滿足使用要求的情況下盡量減小集成塊的尺寸，進而減小集成塊的重量，節(jié)約成本。(2) 再設(shè)計過程中，在滿足使用要求的前提下，盡量簡化內(nèi)部集成的管路分布，減小工藝孔的數(shù)目，避免斜孔以及細長孔的出現(xiàn)。(3) 集成塊設(shè)計時要考慮集成塊的實際安放，合理安排安裝在集成塊上的板式閥的位置，達到簡化內(nèi)部油路，方便實際操作等目的。比如需要調(diào)節(jié)的控制閥，調(diào)節(jié)裝置應(yīng)盡量安排在外側(cè)，已便于調(diào)節(jié)。對于一條油路上的油口，盡量安排在一條直線上，以減小工藝孔的數(shù)目。(4) 對于外形尺寸比較大的閥塊，為了轉(zhuǎn)運方便，應(yīng)在合適的位置設(shè)置一定數(shù)量的起吊螺釘孔。(6) 為了保證內(nèi)部油路的安全，閥塊內(nèi)的孔與孔之間的最小間隔為5mm，壓力較大時可適當提高。在設(shè)計的液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)中設(shè)置倆個閥塊，在控制回路中的為主閥塊，在泵站部分的為調(diào)壓閥塊。 主閥塊的三維設(shè)計主閥塊的液壓回路，油路需要集成在集成塊中，為了是集成塊的制造簡單，設(shè)計前必須仔細安排液壓元件的排列順序，盡量減小工藝孔的數(shù)量，避免細長孔。需要集成在集成塊中的液壓回路與元件如圖51所示。圖51 主閥塊的集成部分 閥塊中的油路走向安排安排如圖53所示。油口的標號表示所對應(yīng)安裝的液壓元件。圖51 閥塊內(nèi)油路的安排 根據(jù)集成塊內(nèi)油路的集成，按照以上的設(shè)計準則，在solidworks中進行集成塊的三維設(shè)計，最終設(shè)計出的三維模型如圖53所示。紅色代表高壓油路；藍色代表總回油路。圖53集成塊的三維圖 集成塊設(shè)計出來之后，在主閥塊上安裝控制閥及其附件后的三維裝備圖如圖54所示。圖54 集成塊裝配的三維圖 調(diào)壓閥塊的三維設(shè)計 泵站上的調(diào)壓閥塊主要起到系統(tǒng)保護，調(diào)定系統(tǒng)壓力等功能，其設(shè)計準則與主閥塊基本相同，調(diào)壓塊的集成部分如圖55所示圖55 調(diào)壓塊的集成部分按照與主閥塊相同的設(shè)計準則，在solidworks中進行調(diào)壓集成塊的三維設(shè)計，最后設(shè)計出的模型如圖56所示。圖56 調(diào)壓塊的三維圖 在solidworks中完成集成塊的設(shè)計之后，在調(diào)壓閥塊上安裝控制閥及其輔件后的三維裝配圖如圖57所示。圖57 調(diào)壓塊的裝配三維圖在系統(tǒng)的設(shè)計計算中已經(jīng)得到油箱的基本參數(shù)，在solidworks中進行的油箱焊接件的具體三維設(shè)計后，最終三維模型如圖58所示。圖58油箱的三維圖 泵站的設(shè)計 在solidworks中進行其他所需液壓元件和輔件的設(shè)計，然后完成整個泵站的三維模型，如圖59所示。圖59 油箱的三維圖（1）圖510 油箱的三維圖（2）結(jié)論為期四個月的畢業(yè)設(shè)計轉(zhuǎn)眼結(jié)束了，通過650單機架四輥軋機液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計，自己收獲了好多，將自己學(xué)到的知識運用到實踐中。更加深刻的理解自己的專業(yè)，為自己以后的工作積累了寶貴的經(jīng)驗。畢業(yè)設(shè)計是一項巨大的工程。從收集相關(guān)文獻，了解板形控制的前沿知識到液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計及其液壓元件選型，再到運用所學(xué)的控制知識對系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)建模與模擬仿真，最后到用solidworks建立系統(tǒng)的三維圖，自己摸索出了設(shè)計一個液壓系統(tǒng)的流程，為以后的工作提供了寶貴的參考。在每一個環(huán)節(jié)中都有坎坷，不過畢業(yè)設(shè)計因為坎坷而精彩，克服這些坎坷后自己獲益匪淺。第1章 的任務(wù)是收集資料，了解有關(guān)軋機板形控制的知識。軋鋼并非自己的專業(yè)知識，剛接手任務(wù)時，自己毫不了解相關(guān)知識。在圖書館查閱相關(guān)資料后，最后初步了解明白了板形控制的原理。在這一段鍛煉了自己收集資料，學(xué)習(xí)自己沒有接觸過的知識能力，鍛煉了自己的自學(xué)能力。第二章的任務(wù)液壓系統(tǒng)的擬定，在之一階段，自己參考了許多相關(guān)的文獻，經(jīng)常指導(dǎo)老師交流，克服許多困難后，終于擬定了自己方案。通過這一階段的學(xué)習(xí)，自己學(xué)會了如何較輕松的看懂一個液壓系統(tǒng)圖。這為自己以后經(jīng)常接觸液壓系統(tǒng)圖奠定了重要的基礎(chǔ)。第三章是系統(tǒng)的模擬，通過這一章自己更加明白了如何去評價一個系統(tǒng)。進而學(xué)會了如何去提高一個系統(tǒng)的性能。第四章主要是三維模型的制作。通過這一階段的學(xué)習(xí)，自己更加熟悉掌握了solidworks這一機械設(shè)計軟件，為自己以后的工作提供了很好的工具。 總之，自己在這次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到了很多東西，這些東西以后都會很好的幫助自己的工作。57 參考文獻 參考文獻[1] 許石民, [M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008,15,2425,9195[2] （第三版） [M].北京:機械工業(yè)出版社,2011,19[3] [M].北京:,19[4] 黃貞益,李勝祗, [J].,第19卷,第4期:273276[5] 喬俊飛, [J].冶金自動化1997年,第1期:112[6] 張樹堂,—液壓彎輥系統(tǒng) [J].,第2期:6768[7] 秋海濱, [J].,第38卷,第3期:2629[8] [J].,第4期：3637[9] 劉宏民,賈春玉,單修迎. 智能方法在板形控制中的應(yīng)用 [J]. 燕山大學(xué)學(xué)報. 2010 年, 第34 卷第1 期:15[10] 王文明,鐘掘, [J].,第21卷,第4期:7072[11] [J].,第二期：1617[12] Carke D W, Mohtadi Ctuffs P. S. Generalized Pr edict iveCo ntrol. pt. 1. The Basic Algorithm, pt. 2. Extension and Interpretation [ J].Automat ica, 1987, 23( 2) : 137 160.[13] Rodger E. Brow metal , PID Self suning Controller for Aluminum Rolling Mlill [J].IEEE Tr ans. Ind. Appl, 1993, 293:578~ 583. [14] , . . CATSIMa New Kind of CAD Program for Hydraulic Circuit Design. The 7th International Fluid Power Symposium, 1986:6572[15] . The Bond Graph Methodology and Environments for 參考文獻 Continuous Systems Modelling and Simulation. ESM 92 Proc. European Simulation Multiconference, York, :1521[16] . DSHplusan Easy Operationable Simulation Programme for ElectroHydraulic Systems. The 4th Scandinavian International Conference on Fluid Power,1995:325336[17] , , Y. K. HWANG , S. J. MOON, H. S. AHN and Journal of Automotive :12 附錄3 外文翻譯 圖9液壓缸的流量響應(yīng)圖10 體積彈性模量的變化表3各控制器的對比