卷取机踏步控制系统建模方法研究

摘要

宝钢2050mm热轧厂的卷取机由于多年使用,尤其是在热轧带钢轧制速度和带钢厚度不断增加的情况下,常常出现机械、液压及电气等方面故障,导致打滑、卷取失败、轧废、压痕、松卷或塔尖等现象,造成巨大的损失.为了使得卷取机进行可靠地卷取,论文研究了踏步控制系统测试方法、非参数模型和参数模型建立方法、神经网络辨识理论和实验,以期望提高系统的动态性能.论文首先建立了踏步控制系统的传递函数模型.通过该模型可以仿真出系统的动态特性,为论文后面的研究建立基础.由于2050的卷取机已经使用了10多年,为了了解设备的现状,论文研究了一些动特性的测试方法.通过这些方法测试的数据,分析系统的非参数模型和参数模型,从而了解设备的动态品质,为现场进行故障诊断以及改善设备性能、从而提高卷取质量降低废品率提供依据.论文的最后,介绍了各种辨识方法的现场实验.通过实验可以看出正弦波方法能够准确地测试出踏步控制系统的频率特性,得出系统的固有频率和阻尼比,为现场了解系统动态特性提供有效的手段.利用伪随机信号作为系统输入的测试结果可以辨识出系统的参数模型.

目录

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第一章绪论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2卷取机的发展

1.2.1八辊式卷取机

1.2.2二.辊式卷取机

1.2.3三辊式卷取机

1.3电液伺服系统建模方法简介

1.3.1机理分析法

1.3.2系统辨识

1.4本论文的研究内容

第二章踏步控制系统传递函数模型建立

2.1引言

2.2助卷辊工作方式

2.2.1踏步控制方式

2.2.2连续压靠方式

2.2.3连续打开方式

2.3系统动力机构传递函数模型的建立

2.3.1伺服阀的流量方程

2.3.2液压缸的流量连续性方程

2.3.3非对称液压缸的力平衡方程

2.3.4动力机构的传递函数模型

2.4系统仿真

2.5本章小结

第三章踏步控制系统辨识方法研究

3.1引言

3.2系统辨识的基本内容和步骤

3.2.1试验设计

3.2.2模型结构的分类及确定

3.2.3参数和状态的估计方法

3.2.4模型的校验

3.3辨识非参数模型的周期信号输入方法

3.3.1正弦波法

3.3.2相关辨识法

3.4频域特性和传递函数之间的转化

3.5系统参数模型的辨识

3.6本章小结

第四章实验研究

4.1引言

4.2实验系统组建

4.2.1硬件

4.2.2传感器标定

4.2.3软件

4.2.4系统辨识的步骤

4.3数据处理方法

4.3.1零均值化

4.3.2剔除高频

4.4实验内容

4.4.1在线监测实验

4.4.2系统非参数辨识

4.4.3系统参数辨识

4.5本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致 谢