本文關(guān)鍵詞：鋁板鑄軋前槽液面控制技術(shù)研究

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【摘要】：為了確保鋁板鑄軋能夠持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行,必須控制流入與流出鑄軋區(qū)的鋁液量處于平衡狀態(tài),即必須使鋁板鑄軋的前槽的鋁熔體處于一定的高度。隨著國內(nèi)鋁板生產(chǎn)行業(yè)向鋁板鑄軋的速度越來越快、鋁板的寬度越來越寬且厚度越來越薄、鋁板鑄軋生產(chǎn)線的自動化水平越來越高的方向前進(jìn),因此對鋁板鑄軋的生產(chǎn)線工藝水平和自動化程度提出了更高要求,對前槽液面高度的控制精度也提出了更高的要求。以鄭州某鋁業(yè)公司的鋁板鑄軋生產(chǎn)線為基礎(chǔ),對鋁板鑄軋的前槽液面控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過對鋁板鑄軋工藝流程的分析,掌握流槽與前槽之間的鋁液流動以及前槽液面控制系統(tǒng)的形式;分析了前槽液面控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和工作原理,建立了等效的流槽和前槽的雙容液槽數(shù)學(xué)模型,分析得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。針對前槽鋁液面控制的大慣性、多擾動等特點(diǎn),提出了傳統(tǒng)的PID控制和參數(shù)自調(diào)節(jié)模糊PID控制這兩種策略,在Matlab/Simulink上建模仿真對比了兩者的調(diào)控效果,為系統(tǒng)選擇控制策略提供了理論依據(jù)。在分析了前槽液面控制系統(tǒng)的設(shè)計要求及難點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了系統(tǒng)的整體設(shè)計方案,以HMI和PLC為控制核心,用激光傳感器測量距離,以伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。PLC的主要功能是對伺服電機(jī)的運(yùn)動進(jìn)行控制,應(yīng)用模塊化編程的思想編寫PLC的運(yùn)動梯形程序圖,以手動/自動切換控制程序?yàn)檫\(yùn)動控制核心,并輔以冷卻設(shè)備啟動程序、警報器啟動程序等。HMI的主要功能是采集激光傳感器的實(shí)際測量距離和顯示距離誤差、開關(guān)狀態(tài)、運(yùn)動模擬畫面,并將增量PID控制運(yùn)算所得的控制增量傳遞給PLC。最后,搭建了水箱實(shí)驗(yàn)平臺對流槽和前槽之間的液體流動和調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn),記錄實(shí)時距離和距離偏差進(jìn)行分析,驗(yàn)證所設(shè)計的前槽液面控制系統(tǒng)的合理性和可靠性。生產(chǎn)實(shí)踐表明,該液面控制系統(tǒng)具有良好的液面控制精度,自動化程度高,提高了鋁板的質(zhì)量,具有良好的實(shí)用價值。
【關(guān)鍵詞】：鋁板鑄軋 液面控制 PID控制 模糊PID控制 PLC HMI
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG335.9;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景與意義10
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 鋁帶鑄軋的發(fā)展簡況10-12
• 1.2.2 液位控制技術(shù)的研究12-13
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容13
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)框架13-14
• 1.5 本章小結(jié)14-15
• 2 鋁板鑄軋系統(tǒng)構(gòu)成簡介15-22
• 2.1 引言15
• 2.2 鋁板連續(xù)鑄軋的工藝流程15-16
• 2.3 鋁板連續(xù)鑄軋的主要設(shè)備16-18
• 2.3.1 澆鑄系統(tǒng)16-18
• 2.4 鋁板連續(xù)鑄軋的主要工裝設(shè)備18-21
• 2.4.1 液面控制系統(tǒng)18-20
• 2.4.2 鑄軋供料嘴20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 3 鋁板鑄軋前槽液面控制系統(tǒng)建模22-26
• 3.1 引言22
• 3.2 系統(tǒng)的分析與建模22-25
• 3.2.1 液面控制系統(tǒng)的分析22-23
• 3.2.2 液面控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模23-25
• 3.3 本章小結(jié)25-26
• 4 前槽液面控制系統(tǒng)的PID控制器設(shè)計26-43
• 4.1 引言26
• 4.2 PID控制器原理及分類26-29
• 4.2.1 PID控制器的原理26-28
• 4.2.2 數(shù)字PID控制算法28-29
• 4.3 PID控制器的參數(shù)整定29-32
• 4.3.1 Ziegler-Nichols經(jīng)驗(yàn)整定方法29-30
• 4.3.2 臨界比例帶法30-31
• 4.3.3 衰減曲線法31-32
• 4.4 模糊控制理論32-33
• 4.5 參數(shù)自調(diào)節(jié)模糊PID控制器設(shè)計33-40
• 4.5.1 模糊PID控制器結(jié)構(gòu)原理33-34
• 4.5.2 PID控制器設(shè)計34-35
• 4.5.3 模糊控制器設(shè)計35-40
• 4.6 Matlab仿真研究40-42
• 4.6.1 構(gòu)建系統(tǒng)仿真模型40-41
• 4.6.2 仿真結(jié)果分析41-42
• 4.7 小結(jié)42-43
• 5 鋁板鑄軋前槽液面控制系統(tǒng)設(shè)計43-63
• 5.1 引言43
• 5.2 前槽液面控制系統(tǒng)的設(shè)計要求43-44
• 5.3 前槽液面控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案44-46
• 5.3.1 系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)難點(diǎn)45
• 5.3.2 控制系統(tǒng)功能的設(shè)計45-46
• 5.4 前槽液面控制系統(tǒng)的裝置選擇46-51
• 5.4.1 距離檢測裝置的選擇46-48
• 5.4.2 控制器的選擇48-50
• 5.4.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇50-51
• 5.5 輸入/輸出端口及設(shè)備接口連接設(shè)計51-53
• 5.5.1 PLC的I/O端口設(shè)計51-52
• 5.5.2 設(shè)備接口連接設(shè)計52-53
• 5.6 PLC運(yùn)動控制模式及HMI設(shè)計53-59
• 5.6.1 PLC運(yùn)動控制模式設(shè)計53-56
• 5.6.2 上位機(jī)HMI設(shè)計56-59
• 5.7 實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析59-62
• 5.7.1 實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和要求59
• 5.7.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析59-62
• 5.8 小結(jié)62-63
• 6 總結(jié)與展望63-66
• 6.1 總結(jié)63-64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70
• 個人簡歷、在學(xué)校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

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本文編號：1086044