带钢纠偏控制系统设计

目录

摘要 (4)

Abstract ..................................................................................................... 错误!未定义书签。引言 . (5)

1 电液伺服控制系统 (7)

1.1电液控制系统的发展历史概述 (7)

1.2电液伺服控制系统的特点和构成 (8)

1.3电液伺服控制系统的发展趋势 (8)

2 带钢纠偏控制系统设计 (9)

2.1带钢纠偏控制系统原理 (9)

2.1.1课题背景 (9)

2.1.2带钢纠偏控制系统简介 (9)

2.1.3带钢纠偏控制系统工作原理 (9)

2.2带钢纠偏控制系统设计 (10)

2.2.1控制系统参数及基本要求 (10)

2.2.2控制系统设计方案 (11)

2.2.3纠偏液压站原理图设计 (12)

2.3带钢纠偏控制系统元件设计选型 (14)

2.3.1光电传感器设计 (14)

2.3.2电液伺服阀设计选型 (19)

2.3.3液压缸设计选型 (21)

2.3.4系统其他元件设计选型 (22)

3 带钢纠偏控制系统建模及仿真 (23)

3.1带钢纠偏控制系统模型建立 (23)

3.1.1伺服阀传递函数 (23)

3.1.2卷取机传递函数 (24)

3.1.3其他元件传递函数 (24)

3.2带钢纠偏控制系统仿真 (25)

3.2.1系统调节品质分析 (25)

3.2.2系统的闭换阶跃响应 (28)

3.3常规PID控制器 (29)

3.3.1 PID控制算法简介 (30)

3.3.2常规PID仿真及结果分析 (34)

4 智能PI控制器的设计及仿真 (36)

4.1智能PI控制器设计原理 (36)

4.2智能PI控制器仿真及结果分析 (39)

4.2.1智能PI控制器仿真 (39)

4.2.2结果分析 (40)

5智能PI控制器的全数字实现 (43)

5.1计算机控制系统简介 (43)

5.1.1计算机控制系统概述 (43)

5.1.2计算机控制系统的组成 (43)

5.1.3 计算机控制系统的结构 (44)

5.2 最小应用系统的设计 (45)

5.3 系统的软件设计 (46)

5.3.1主程序设计 (46)

5.3.2 8279键盘中断程序 (49)

5.3.3 8279显示子程序 (52)

5.3.4 中断服务程序 (54)

结论 (64)

谢辞 (65)

参考文献 (66)

引言

1.轧制过程自动化的基本概念

自动化一词对于我们已不陌生，因为各工业部门正在广泛地采用着不同的自动化技术。自动化实际是一门边缘学科，它从许多不同的学科领域汲取知识。加强对它的研究，不仅能有利于一系列原来认为是各自独立的学科汇集起来，而且可以把它们用来解决各种不同的工程技术问题。

轧制过程自动化所要解决的问题是：提高和稳定产品质量，提高轧机等设备的使用效率，以便达到最经济地进行生产和经营的目的；在环境恶劣人不能靠近的场合实现自动控制，把人们从繁重的体力劳动中解放出来。

2.轧制过程自动化的发展状况

轧制过程自动化的发展，大体经历了单机自动控制系统，电子计算机和单机自动控制系统共存以及全数字计算机控制系统等几个阶段。

轧制过程自动化的发展，大体可分为三个阶段：第一阶段大约在四五十年代，为单机自动化阶段；第二阶段在六十年代，为计算机和单机系统共存阶段；第三阶段为七十年代至今，是全数字计算机控制阶段。

3.轧制过程自动化的必要性

在整套轧制设备上采用计算机控制系统实现轧制自动化，不仅可以把人从繁重的体力劳动中解放出来，重要的是能满足轧制生产的技术要求的迅速发展需要。实现轧制自动化有以下几个方面的效果：

(1)能够迅速适应轧制程序的变化，在手动的情况下非常慢，通过计算机系统控制能根据轧制的波动自动进行调节控制，使其保持不变或按一定规律变化。

(2)能够减少误轧次数，一般情况下，当出现误轧时，检修或换辊时，要花费很多时间，造成很大的浪费和损失。采用计算机系统控制按照事先编好的程序迅速地进行工作，可以避免或减少误轧次数，节约经济。

(3)有可能实现大范围的尺寸改变，特别是在精轧中，过去手动很难实现。

(4)能显著提高轧制的尺寸精度，在薄材轧制过程中，采用计算机控制可以提高厚度自动控制系统的性能，能显著改善薄材的精度。

(5)能稳定精轧时的温度，由于采用计算机控制后，既可以做到控制轧件的温度，而又可以确定最佳轧制速度。

除上述优点外，计算机控制系统还可以改善轧件的断面形状，提高轧件宽度，精简操作环节。

为了适应轧制生产向连续化，高速化，大型化和自动化的迅速发展，我们必须掌握与之相关的自动化知识。只有这样才能使得轧制自动化技术有更加美好的未来。

具体而言，在计算机位置控制系统中经常遇到带材跑偏的间题，由于前道工序收卷不齐或机组中的辊组偏差、振动、张力失调、横向厚度不均等原因，造成带材边缘或带材某一纵向标志线与机组的中心线不平行或不重合，导致带材的横向跑偏。卷取是带材生产的最后一个环节，其卷取的平整度将极大地影响产品的外观。带材在运行的作业线上应在一定的横向公差范围内对准机组中心线(或设定位置)，否则就会刮坏设备(如酸洗机组的酸洗槽侧壁或退火线加热炉侧壁)，在这种情况下就需要对带材实行对中控制(CPC);在另外一种情况下，如要求卷取机上卷取的带材边缘应该整齐，则需要以带材边部某一纵向线为基准实行边缘纠偏控制(EPC)，否则影响产品质量和带卷外观。因此，带材的这两种位置控制往往是带材连续作业线上必不可少的环节。

目前已有一些带材纠偏系统在实际应用中获得了成功。但传统的纠编系统大都采用模拟式的PID控制规律。由于带材跑偏呈波形快速不规则振荡特性，控制系统的动特性难以用精确的数学方式描述，从而使PID参数整定变得十分困难。同时PID纠偏系统超调大，精度不高。因此，PID纠偏系统在实际应用中不能获得满意的纠编效果。随着计算机的发展和集成电路的出现，精度更高、稳定性更强、快速性更好的控制算法得以实现。