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结晶器液压振动是高效连铸关键技术之一,电液伺服振动系统的核心是电液伺服阀,电液伺服阀具有高精度,动态响应好的特点,而结晶器的振动系统是一个高振动频率,低振幅的系统,在实际生产中就需要动态响应好的系统为其服务,采用电液伺服系统是具有实际生产需求的。随着人们生活条件的改善,钢铁企业恶劣的工作环境需要得到改善,而电液伺服阀能很好的和计算机相结合,这样为连铸生产的自动化提供理论和实现的依据。国外在液压振动技术上已趋于成熟,国内钢厂都是整套设备引进,核心技术还是掌握在国外人手中。再者国内研究液压振动技术起步晚,各方面的研究成果不多。由于该设备的设计、使用以及改造具有很大经济效益和社会效益,也为了使液压振动设备国产化,所以本文选这个课题为研究对象具有重要意义。
本文旨在研究驱动结晶器振动的液压伺服控制系统。首先根据某钢铁企业的大方坯连铸机为研究对象,通过合理的推导,建立连铸结晶器电液伺服位置控制系统为对象的数学模型,利用该模型对系统进行相关的动态和稳定性分析。对该结晶器振动装置的控制律进行了设计,引入PID及模糊控制等控制策略,研究其对结晶器液压振动系统动态特性的影响。考虑到电液伺服系统中的可变参数对系统的动态响应有影响,在 SIMULINK 中进行仿真并做了分析。针对系统的动态响应问题,由电液伺服系统本身得到的阶跃响应可知系统的动态响应不是很理想,需要校正。在此基础上引入了三种控制策略,首先对于常规PID控制策略而言,其参数的整定采用了Z-N法,通过其仿真曲线发现优于为校正之前,但控制效果还是不理想,然后设计了模糊控制器,把模糊规则运用到PID的整定过程中就设计了模糊自整定控制器。通过 SIMULINK 对以上的控制器进行仿真,仿真结果表明模糊自整定 PID的响应时间,超调量都优于普通模糊控制和PID控制器。在实际生产中,双缸同步也是一个需要考虑的关键因素,为了满足液压双缸同步的控制要求,采用了“等同同步控制”策略,分别在PID控制器和模糊自整定PID控制中进行仿真,仿真结果表明模糊自整定PID控制满足对同步控制精度的要求。
本文还研究了系统中主要参数变化对结晶器液压振动系统性能的影响规律。通过 MATLAB 所提供的动态系统仿真工具箱 SIMULINK 对系统进行了动态特性仿真。