本文關(guān)鍵詞： 滾切式寬厚板雙邊剪 電液伺服系統(tǒng) 擾動觀測器 滑�？刂� 協(xié)調(diào)同步控制　出處：《太原科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鋼鐵制造業(yè)是工業(yè)發(fā)展的重中之重,是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ),為基礎(chǔ)建設(shè)提供了最基本的原材料,是早日實現(xiàn)《中國制造2025》的前提。提高鋼鐵制造裝備的技術(shù)水平,不僅可以提升鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量,還可以促進我國裝備制造業(yè)向更高更強的水平邁進。剪切工藝是軋制精整的最后一道工序,直接影響鋼板產(chǎn)品的質(zhì)量,是鋼鐵制造裝備業(yè)發(fā)展的重要方面。本文以某大學(xué)自主研發(fā)的世界上首臺液壓滾切式寬厚板雙邊剪為研究對象,設(shè)計了新型的液壓滾切式寬厚板雙邊剪液壓系統(tǒng)并對其控制策略進行研究,為滾切式寬厚板雙邊剪實現(xiàn)智能化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。本文首先對滾切式寬厚板雙邊剪機械結(jié)構(gòu)進行分析,根據(jù)雙邊剪的運動特點和結(jié)構(gòu)特征,將其機構(gòu)簡化為一個具有2自由度的PR-8R-PR的復(fù)合連桿機構(gòu)。然后對雙邊剪機構(gòu)進行運動分析和受力分析,以矢量閉環(huán)的方法求解各連桿的運動速度和加速度,并用解析法分析各連桿的受力情況。結(jié)合實際雙邊剪的運行情況,進一步分析研究滾切式寬厚板雙邊剪液壓缸的受力情況,為液壓系統(tǒng)的設(shè)計及控制策略的研究奠定了基礎(chǔ)。以實際生產(chǎn)的經(jīng)驗為參考,結(jié)合滾切式寬厚板雙邊剪的運動特點,分析傳統(tǒng)滾切式雙邊剪液壓系統(tǒng)的不足,本文提出一種新型滾切式雙邊剪液壓系統(tǒng),此系統(tǒng)在傳統(tǒng)滾切式雙邊剪液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上取消背壓閥,增加一個調(diào)節(jié)支路。從新型液壓系統(tǒng)的可靠性分析可知,此系統(tǒng)的平均無故障使用時間足夠滿足雙邊剪的檢修周期,是安全可靠的。為了能夠更系統(tǒng)地研究滾切式雙邊剪液壓系統(tǒng)的特性,設(shè)計出最合適的控制策略,本文建立了液壓系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型。利用AMEsim仿真軟件對傳統(tǒng)雙邊剪液壓系統(tǒng)與新型雙邊剪液壓系統(tǒng)進行比較分析,仿真結(jié)果表明新型雙邊剪液壓系統(tǒng)有效縮短液壓系統(tǒng)的響應(yīng)時間,增大液壓缸的輸出力,滿足雙邊剪剪切厚板的實際需求。根據(jù)對負載的分析,考慮到系統(tǒng)中存在的非線性特性、時變參數(shù)和不確定因素的影響,本文設(shè)計了基于擾動觀測器的級聯(lián)控制器,它包含位置外環(huán)和壓力內(nèi)環(huán),利用虛擬鎮(zhèn)定函數(shù)級聯(lián)在一起。采用MATLAB和AMEsim仿真軟件對其進行仿真研究,結(jié)果表明基于擾動觀測器的級聯(lián)控制器顯著提高了液壓缸的位移跟蹤性能,保證液壓缸按照給定位移運動,并且抗負載擾動能力明顯提高。在基于擾動觀測器的級聯(lián)控制器的基礎(chǔ)上,引入?yún)f(xié)調(diào)同步誤差,進一步設(shè)計滾切式寬厚板雙邊剪四缸協(xié)調(diào)同步控制策略,用AMEsim和MATLAB仿真軟件進行聯(lián)合仿真,并與PID控制策略進行比較,仿真結(jié)果表明滾切式雙邊剪協(xié)調(diào)同步控制策略能夠保證滾切式雙邊剪的固定側(cè)部分與移動側(cè)部分的四個液壓缸按照給定位移做協(xié)調(diào)同步運動,跟蹤誤差與同步誤差均小于PID控制器。以某鋼廠的液壓滾切式寬厚板雙邊剪為實驗對象,將文本所研究的新型液壓系統(tǒng)及其控制策略應(yīng)用于此設(shè)備。與傳統(tǒng)PID控制方法進行比較,分別剪切不同厚度的鋼板,比較實驗結(jié)果與鋼板剪切效果,證明本文所研究的新型雙邊剪液壓系統(tǒng)及其控制策略能夠有效提高雙邊剪的剪切效果、系統(tǒng)穩(wěn)定性與魯棒性,是能夠滿足相關(guān)工程設(shè)備需要的創(chuàng)新型技術(shù)。本文的研究結(jié)果對提升液壓滾切式雙邊剪設(shè)備的性能提供了可行的解決方案,具有很強的工程推廣價值,同時對其它負載階躍大、工況復(fù)雜的電液伺服系統(tǒng)具有很強的理論參考價值。
[Abstract]:This paper presents a new type of double - side shear hydraulic system with two degrees of freedom . Comparing the experimental results with the steel plate shearing effect , it is proved that the new double - side shear hydraulic system and its control strategy can effectively improve the shearing effect , the system stability and the robustness of the double - side shear . The results of this paper provide a feasible solution for improving the performance of the hydraulic roll - cutting type double - side shear device , which has a strong engineering popularization value , and has a strong theoretical reference value for the electro - hydraulic servo system with large load step and complex working condition .

【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG333.21;TH137

【參考文獻】

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本文編號：1506777