本文關(guān)鍵詞：軋機(jī)壓下系統(tǒng)機(jī)電液耦合特征分析及振動(dòng)控制

  更多相關(guān)文章： 軋機(jī) 液壓壓下 聯(lián)合仿真 耦合振動(dòng) 振動(dòng)控制

【摘要】：軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,主要包含軋輥、機(jī)架、液壓缸、控制裝置、傳感器及其它輔助裝置,是典型的機(jī)電液耦合系統(tǒng)。由于軋機(jī)是多質(zhì)量體彈性連接的復(fù)雜機(jī)械動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu),且受到制造工藝和軋機(jī)機(jī)械材質(zhì)等因素的限制,和結(jié)構(gòu)變化、外部擾動(dòng)、非建模動(dòng)態(tài)等因素影響,受此類激勵(lì)作用時(shí),系統(tǒng)穩(wěn)定性急劇下降,在工作過程中出現(xiàn)機(jī)電液耦合振動(dòng),不僅會(huì)對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量造成影響,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成設(shè)備損壞,甚至危及人身安全。本文首先對(duì)國內(nèi)外軋機(jī)研究領(lǐng)域的機(jī)電液系統(tǒng)建模、控制、耦合振動(dòng)及振動(dòng)抑制等方面進(jìn)行了綜述,闡述了該類研究的進(jìn)展,并分析了研究手段方面存在的問題,建模與仿真手段的改進(jìn)對(duì)于提高軋機(jī)機(jī)電液系統(tǒng)分析的準(zhǔn)確性具有重要指導(dǎo)作用。在此基礎(chǔ)上提出了利用多平臺(tái)聯(lián)合建模仿真的方法,并在融合平臺(tái)上實(shí)施機(jī)電液耦合振動(dòng)抑制策略,提供抑制該類振動(dòng)的新方法。其次研究機(jī)電液振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理等理論,建立軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)的機(jī)械、液壓和控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。建立機(jī)械軋機(jī)的軋輥、牌坊和液壓缸等結(jié)構(gòu)的質(zhì)量彈簧多自由度數(shù)學(xué)模型,再建立液壓缸、活塞桿、電液伺服閥液壓元件的傳遞函數(shù)模型,并用數(shù)學(xué)的方法建立整個(gè)液壓系統(tǒng)與機(jī)械結(jié)構(gòu)八自由度的數(shù)學(xué)模型。搭建了控制環(huán)節(jié)和傳感器的傳遞函數(shù)模型,最終建立考慮機(jī)電液耦合的軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。為準(zhǔn)確模擬軋機(jī)壓下系統(tǒng)機(jī)電液耦合特征,采用三平臺(tái)聯(lián)合建模,建立多平臺(tái)虛擬樣機(jī)的建模方案。利用ADAMS搭建了軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)的軋輥、軋輥軸承、機(jī)架牌坊和液壓缸等機(jī)械元件,通過添加連接副和驅(qū)動(dòng)將其連接起來。利用AMESim搭建了系統(tǒng)的液壓控制部分,利用軟件自帶庫模擬搭建液壓缸、電液伺服閥、負(fù)載等模塊。用Simulink搭建了控制系統(tǒng)的模型,利用軋輥位移做反饋控制量,并采用比例積分對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理。利用三種軟件分別建模,完成了軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)虛擬樣機(jī)的建立。首先利用ADAMS和AMESim聯(lián)合仿真,以ADAMS作為主軟件可以對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行頻域參數(shù)的模擬和仿真,以AMESim為主軟件時(shí),可進(jìn)行時(shí)域參數(shù)的模擬,通過仿真動(dòng)畫與曲線實(shí)時(shí)觀察仿真運(yùn)行的參數(shù)變化。然后利用Simulink和AMESim的聯(lián)合仿真進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,得到相關(guān)參數(shù)。最后在前述基礎(chǔ)上,采用三平臺(tái)聯(lián)合仿真方式對(duì)軋機(jī)液壓壓下系統(tǒng)進(jìn)行了分析,充分發(fā)揮各平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),獲得更加符合實(shí)際工況的仿真結(jié)果。針對(duì)機(jī)電液耦合下的控制問題,首先提出了積分分離控制算法,在積分達(dá)到設(shè)定閥值時(shí)控制積分作用,以解決響應(yīng)階段因積分積累造成過超調(diào),達(dá)到抑制超調(diào)的目的,并在聯(lián)合仿真平臺(tái)上進(jìn)行了驗(yàn)證。針對(duì)外部擾動(dòng)引起的機(jī)電液耦合振動(dòng)問題,設(shè)計(jì)基于干擾觀測(cè)器的PI控制模型,聯(lián)合仿真表明該方法可有效抑制外部擾動(dòng),并研究了用低通濾波的方法抑制恒定干擾和隨機(jī)振動(dòng)的方法。設(shè)計(jì)帶阻濾波器添加到控制模型,對(duì)控制電流信號(hào)進(jìn)行濾波,將系統(tǒng)固有頻率附近頻率的干擾濾除,以達(dá)到消除耦合諧振的目的,這兩類控制方法從不同角度均能夠消除耦合振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制精度的影響。聯(lián)合仿真表明該虛擬樣機(jī)能夠更精確模擬實(shí)際工況,對(duì)抑制耦合振動(dòng)的仿真分析驗(yàn)證了其有效性。
【關(guān)鍵詞】：軋機(jī) 液壓壓下 聯(lián)合仿真 耦合振動(dòng) 振動(dòng)控制
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG333
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 軋機(jī)壓下系統(tǒng)概述11-13
• 1.1.1 軋機(jī)壓下裝置介紹11-12
• 1.1.2 軋機(jī)壓下系統(tǒng)的發(fā)展12-13
• 1.2 研究背景和意義13-14
• 1.2.1 研究背景13-14
• 1.2.2 研究意義14
• 1.3 軋機(jī)壓下系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 軋機(jī)壓下系統(tǒng)國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.2 軋機(jī)壓下系統(tǒng)國外研究現(xiàn)狀18
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容18-21
• 第二章 軋機(jī)機(jī)電液耦合特征分析及數(shù)學(xué)模型21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 軋機(jī)機(jī)電液耦合理論21-22
• 2.3 軋機(jī)壓下系統(tǒng)的機(jī)電液耦合結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型22-31
• 2.3.1 機(jī)械軋機(jī)模型22-26
• 2.3.2 液壓部分模型26-30
• 2.3.3 控制部分?jǐn)?shù)學(xué)模型30
• 2.3.4 機(jī)電液耦合模型30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 軋機(jī)壓下機(jī)械、液壓、控制系統(tǒng)虛擬樣機(jī)模型32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 軋機(jī)壓下系統(tǒng)機(jī)械模型的建立32-37
• 3.2.1 ADAMS軟件介紹32-33
• 3.2.2 ADAMS軋機(jī)機(jī)械模型33-36
• 3.2.3 軋機(jī)動(dòng)力學(xué)模型的連接36-37
• 3.3 軋機(jī)壓下系統(tǒng)液壓系統(tǒng)模型的建立37-43
• 3.3.1 AMESim軟件介紹37-39
• 3.3.2 液壓系統(tǒng)工作原理39-40
• 3.3.3 建立AMESim液壓系統(tǒng)模型40-43
• 3.4 軋機(jī)壓下系統(tǒng)控制模型的建立43-45
• 3.4.1 Simulink軟件介紹43
• 3.4.2 建立Simulink軋機(jī)控制模型43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 軋機(jī)壓下機(jī)電液耦合系統(tǒng)多平臺(tái)仿真分析46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 AMESim與ADAMS聯(lián)合仿真分析46-54
• 4.2.1 仿真接口的設(shè)置與調(diào)試47-48
• 4.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析48-51
• 4.2.3 頻域分析51-54
• 4.3 AMESim與Simulink聯(lián)合仿真分析54-57
• 4.3.1 仿真接口的設(shè)置與調(diào)試55-56
• 4.3.2 仿真結(jié)果分析56-57
• 4.4 機(jī)電液耦合三平臺(tái)聯(lián)合仿真分析57-61
• 4.4.1 接口的設(shè)置和調(diào)試58-59
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 軋機(jī)壓下系統(tǒng)機(jī)電液耦合振動(dòng)控制分析62-81
• 5.1 引言62
• 5.2 基于積分分離的軋機(jī)壓下超調(diào)抑制62-65
• 5.2.1 積分分離抑制控制器設(shè)計(jì)62-63
• 5.2.2 積分分離控制器仿真分析63-65
• 5.3 基于干擾觀測(cè)器的軋機(jī)壓下機(jī)電液耦合振動(dòng)抑制65-71
• 5.3.1 干擾觀測(cè)器的設(shè)計(jì)65-68
• 5.3.2 干擾觀測(cè)器擾動(dòng)抑制仿真分析68-71
• 5.4 基于濾波器的軋機(jī)壓下機(jī)電液耦合振動(dòng)抑制71-79
• 5.4.1 帶阻濾波器設(shè)計(jì)71-73
• 5.4.2 濾波器振動(dòng)抑制仿真分析73-79
• 5.5 本章小結(jié)79-81
• 第六章 總結(jié)和展望81-83
• 6.1 論文總結(jié)81
• 6.2 工作展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄89

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