軋機壓下系統(tǒng)機電液耦合特征分析及振動控制.pdf

1、軋機液壓壓下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要包含軋輥、機架、液壓缸、控制裝置、傳感器及其它輔助裝置，是典型的機電液耦合系統(tǒng)。由于軋機是多質(zhì)量體彈性連接的復(fù)雜機械動力學結(jié)構(gòu)，且受到制造工藝和軋機機械材質(zhì)等因素的限制，和結(jié)構(gòu)變化、外部擾動、非建模動態(tài)等因素影響，受此類激勵作用時，系統(tǒng)穩(wěn)定性急劇下降，在工作過程中出現(xiàn)機電液耦合振動，不僅會對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，嚴重時還會造成設(shè)備損壞，甚至危及人身安全。
　　本文首先對國內(nèi)外軋機研究領(lǐng)域的機電液

2、系統(tǒng)建模、控制、耦合振動及振動抑制等方面進行了綜述，闡述了該類研究的進展，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對于提高軋機機電液系統(tǒng)分析的準確性具有重要指導(dǎo)作用。在此基礎(chǔ)上提出了利用多平臺聯(lián)合建模仿真的方法，并在融合平臺上實施機電液耦合振動抑制策略，提供抑制該類振動的新方法。
　　其次研究機電液振動的產(chǎn)生機理等理論，建立軋機液壓壓下系統(tǒng)的機械、液壓和控制系統(tǒng)數(shù)學模型。建立機械軋機的軋輥、牌坊和液壓缸等結(jié)構(gòu)的質(zhì)量彈簧

3、多自由度數(shù)學模型，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)學的方法建立整個液壓系統(tǒng)與機械結(jié)構(gòu)八自由度的數(shù)學模型。搭建了控制環(huán)節(jié)和傳感器的傳遞函數(shù)模型，最終建立考慮機電液耦合的軋機液壓壓下系統(tǒng)數(shù)學模型。
　　為準確模擬軋機壓下系統(tǒng)機電液耦合特征，采用三平臺聯(lián)合建模，建立多平臺虛擬樣機的建模方案。利用ADAMS搭建了軋機液壓壓下系統(tǒng)的軋輥、軋輥軸承、機架牌坊和液壓缸等機械元件，通過添加連接副和驅(qū)動將其連接起來。利

4、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，并采用比例積分對輸入信號進行處理。利用三種軟件分別建模，完成了軋機液壓壓下系統(tǒng)虛擬樣機的建立。
　　首先利用ADAMS和AMESim聯(lián)合仿真，以ADAMS作為主軟件可以對機械系統(tǒng)進行頻域參數(shù)的模擬和仿真，以AMESim為主軟件時，可進行時域參數(shù)的模擬，通過仿真動畫與曲線實時

5、觀察仿真運行的參數(shù)變化。然后利用Simulink和AMESim的聯(lián)合仿真進行運動學仿真，得到相關(guān)參數(shù)。最后在前述基礎(chǔ)上，采用三平臺聯(lián)合仿真方式對軋機液壓壓下系統(tǒng)進行了分析，充分發(fā)揮各平臺的優(yōu)勢，獲得更加符合實際工況的仿真結(jié)果。
　　針對機電液耦合下的控制問題，首先提出了積分分離控制算法，在積分達到設(shè)定閥值時控制積分作用，以解決響應(yīng)階段因積分積累造成過超調(diào)，達到抑制超調(diào)的目的，并在聯(lián)合仿真平臺上進行了驗證。針對外部擾動引起的機電液耦