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萬能軋機(jī)輥縫控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

2018-05-14 06:38陳猛鄒昶方杜預(yù)樊繼開
科技風(fēng) 2018年35期
關(guān)鍵詞:軋機(jī)數(shù)學(xué)模型穩(wěn)定性

陳猛 鄒昶方 杜預(yù) 樊繼開

摘 要:液壓伺服技術(shù)由于其高動態(tài)響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于萬能軋機(jī)輥縫控制同時,也帶來系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。本文介紹了萬能軋機(jī)輥縫控制的工作原理、對軋機(jī)輥縫控制的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo),得出輥縫控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)和方框圖。最后對軋機(jī)輥縫控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞:軋機(jī);輥縫;液壓伺服;數(shù)學(xué)模型;穩(wěn)定性

H型萬能軋機(jī)因其結(jié)構(gòu)緊湊、組件快速更換和高動態(tài)的輥縫調(diào)整技術(shù)、可以軋制高精度復(fù)雜斷面型鋼等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)。[1,2]而軋機(jī)輥縫控制一般采用液壓伺服閉環(huán)控制,這樣就會帶來系統(tǒng)工作穩(wěn)定性問題。[3]本文介紹了萬能軋機(jī)輥縫調(diào)節(jié)的基本原理、對軋機(jī)輥縫控制的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo),得出輥縫控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)和方框圖,并對其幅值裕度和相位裕度進(jìn)行計(jì)算。

1 輥縫調(diào)節(jié)工作原理

萬能軋機(jī)機(jī)架內(nèi)安裝有上輥和下輥兩個水平輥及兩個立棍,分別位于操作側(cè)和傳動側(cè)。水平輥的上升下降、立棍的前進(jìn)后退均由相應(yīng)的調(diào)節(jié)液壓缸進(jìn)行驅(qū)動。每根水平輥由兩個液壓缸進(jìn)行控制,在液壓缸的柱塞端安裝壓力傳感器來計(jì)算軋制力,同時調(diào)節(jié)缸上安裝有高精度位移傳感器用于精確測量活塞桿的位置,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

2 數(shù)學(xué)模型

2.1 軋機(jī)彈跳數(shù)模型

軋機(jī)軋制時的機(jī)架會產(chǎn)生一定的彈性變形,軋件會產(chǎn)生塑性變形,彈跳方程為:

3 數(shù)學(xué)模型穩(wěn)定性分析

用系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性是最有效的方式,通過上文的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)得到結(jié)合公司自己研發(fā)的軋機(jī)參數(shù)得到系統(tǒng)的開環(huán)增益K=40.7,動力機(jī)構(gòu)固有頻率ωh=203rad/s,系統(tǒng)阻尼比ξ=0.1。則系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為:

在Matlab中仿真的開環(huán)Bode圖如下圖所示,可以得到軋機(jī)輥縫控制數(shù)學(xué)模型的幅值裕度9.52dB,相位裕度82.6°,因此系統(tǒng)按此參數(shù)設(shè)計(jì)穩(wěn)定,且有足夠的幅值裕度和相位裕度。

4 結(jié)論

本文對輥縫控制系統(tǒng)的軋機(jī)彈跳和液壓伺服控制數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo),得出了輥縫控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和方框圖。并利用此數(shù)學(xué)模型對具體研發(fā)項(xiàng)目的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算,并且數(shù)學(xué)模型的正確性得到了工程實(shí)踐的驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn):

[1]楊浩.軋機(jī)輥縫控制系統(tǒng)建模及軋制數(shù)據(jù)分析[D].武漢科技大學(xué),2010.

[2]Li Zhonghua,Zou Sufeng.Application of the Roll Gap Automatic Detection System for the H-beam Universal Mill[J].Metallurgical Equipment,2013.

[3]徐濤.軋機(jī)液壓輥縫監(jiān)控系統(tǒng)的建模與仿真[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué),2006.

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