小方坯连铸结晶器振动液压控制系统的研究

摘要

连铸是一项把钢水直接浇铸成钢坯的新工艺,它的出现彻底转变了一个世纪以来占主导地位的铸模工艺,大大简化了从钢水到钢坯的生产流程。随着世界经济技术的发展和创新,电气控制技术已经成为实现高效连铸的必要手段之一。
　　结晶器是连铸生产的心脏。其振动是影响连铸生产的重要因素。结晶器的振动经历了:同步振动、梯速振动、正弦振动和非正弦振动。其中非正弦振动的产生机构容易实现,结晶器振动速度和加速度的变化平滑,并且可以通过波形偏斜率的调节·从而来改变负滑脱时间,减少结晶器与坯壳之间的摩擦力,避免坯壳的拉漏和拉裂,从而提高钢坯的表面质量。控制结晶器振动的方式有电液伺服控制、电动伺服控制和机械控制三种形式,其中电液伺服控制可以实现复杂的波形,可以在线改变振幅、频率和偏斜角,控制精度高,而且相对电动伺服控制具备驱动力大、设备冲击小、设备机械使用寿命长、振动机构具有很高的稳定性等优点。现成为结晶器振动技术发展的热点。
　　本文首先结合结品器振动系统的特点,给出非正弦波形的位移和速度数学表达式,并对参数进行了分析:其次介绍了液压伺服系统的工作原理,推导了电液伺服阀、液压缸、伺服放大器、位移传感器等元件的数学模型,并在MATLAB软件中进行了系统的稳定性分析。最后在AMESim软件环境下建立了结品器电液伺服系统的仿真模型·在Simuiink环境下建立了控制器的模型,经过调试和分析,最终实现了基于AMESim/Simulink的结晶器电液伺服控制系统的仿真。
　　结晶器非正弦振动系统建模存在着不确定性,是一个非线性、参数时变的复杂系统,鉴于常规Pm控制无法满足控制要求的前提下,本文采用单神经元自适应PID控制、动态矩阵控制对其振动位移曲线进行跟踪并进行了仿真研究,最后对其仿真结果进行对比-仿真结果表明:常规PID控制在负载恒定、工况稳定时能够取得满意的控制效果,但在系统参数改变等复杂工况下不能达到系统要求.而单神经元自适应PID控制以及动态矩阵控制在复杂情况下依然能够取得较为满意的控制效果。

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1 绪论

1.1 连铸技术的发展过程及意义

1.2 结晶器振动控制技术简介

1.3 AMESim/Simulink联合仿真技术简介

1.4 本文主要工作

2 电液伺服系统数学模型的建立与稳定性分析

2.1 液压伺服系统数学模型

2.2 小方坯结晶器振动波形曲线特性分析

2.3 小结

3 控制算法设计

3.1 常规PID控制

3.2 单神经元PID控制

3.3 动态矩阵控制(DMC)

3.4 小结

4 AMESim/Simulink联合仿真研究

4.1 联合仿真模型的建立

4.2 常规PID控制算法仿真

4.3 单神经元PID控制算法仿真

4.4 动态矩阵算法仿真

4.5 正常工况下常规PID控制仿真

4.6 仿真结果分析

4.7 本章小结

5 总结

致谢

参考文献