軋機(jī)壓下系統(tǒng)機(jī)電液耦合特征分析及振動(dòng)控制.pdf

1、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(guò)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(guó)內(nèi)外軋機(jī)研究領(lǐng)域的機(jī)電液

2、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(wèn)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

3、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(guò)添加連接副和驅(qū)動(dòng)將其連接起來(lái)。利

4、用AMESim搭建了系統(tǒng)的液壓控制部分，利用軟件自帶庫(kù)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(guò)仿真動(dòng)畫與曲線實(shí)時(shí)

5、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(wèn)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(guò)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