燕山大學
題目：350四輥可逆冷連軋機液壓壓下位置控制系統
學院（系）： 里仁學院
年級專業： 液壓11-2
學號： 111101011173
學生姓名： 蘇曉
指導教師： 劉思遠
教師職稱： 講師
燕山大學課程設計（**）任務書
院（系）： 里仁學院機械工程系基層教學單位：液壓教研室
說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各乙份。
長期以來，帶鋼軋機上使用的是電動壓下裝置。近年來隨著工業的發展，帶鋼的軋制速度逐漸提高，產品的尺寸進度要求日益嚴格。特別是採用厚度自動控制agc系統以後，電動壓下裝置由於有傳動效率低、運動部分的轉動慣量大、反應速度慢、調整精度低等缺點，已不能滿足工藝要求。
為了提高產品的尺寸精度，在高速帶鋼軋機上開始採用液壓壓下裝置。
帶材厚度自動控制agc系統是指帶材厚度達到設定的目標偏差範圍而對軋機進行**調節的一種控制系統。
與電動壓下裝置比較，液壓壓下裝置有以下特點：
1. 快速響應性好，調整精度高。液壓壓下裝置有很高的輥縫調整速度和加速度。尤其是很大的加速度潛在能力。在頻率響應、位置解析度諸方面都大大優於電動壓下裝置。
動態效能大幅度提高，使得產品的精度提高，質量更***，縮短了加速減速階段帶鋼頭尾的超差長度，節約了金屬及能源，提高了合格率。
2. 過載保護簡單、可靠。液壓系統可以有效地防止軋機過負載，保護軋輥和軸承免遭損壞。當事故停車時，可迅速排出液壓缸的壓力油，加大輥縫，避免軋輥燒裂或被刮傷。
3. 採用液壓壓下實現對軋機的「恆輥縫」和「恆壓力」的控制，以適應各種軋制及操作情況。
4. 採用標準液壓元件，簡化了機械結構
5. 較機械傳動效率高。
6. 便於快速換輥，提高軋機作業率
板厚控制技術及其理論的發展經歷了由粗到細、由低到高的發展過程。上世紀三十年代以前，板帶軋機厚度控制一直屬於人工操作階段。這一階段的軋機裝機水平較低，厚度控制是以手動壓下或簡單的電動壓下移動輥縫為主。
自三十年代以來，到六十年代進入了常規自動調整階段。該階段中軋制理論的發展和完善為板帶軋機的厚度控制奠定了基礎。第三階段是六十年代至八十年代的計算機控制階段。
這一階段主要形成了計算機控制agc系統，它能最大限度的消除系統不利影響，在各部分獨立工作的同時，充分發揮綜合優勢，使系統更加完善。第四階段，八十年代至現在，板厚控制技術向著大型化、高速化、連續化的方向發展。這一階段已將板厚控制的全部過程溶於計算機網路控制的過程自動化級和基礎自動化級。
兩方面的不斷追求合在一起，開發出高精度、無人操作的厚度自動控制系統。
近年來，國內外在板形和板厚等控制技術方面取得了許多新的進展。
國外早在五十年代就開始在電動機械壓下軋機上採用agc控制技術以提高帶材縱向厚度精度。國外軋機的厚度控制應用於電動機械軋機和液壓軋機、冷軋機和熱軋機、連軋機和單機架軋機。近30年來，國外軋機的裝備水平發展很快。
在冷帶軋機上廣發利用液壓壓下、液壓彎輥、厚度自動控制、板形控制和計算機控制等技術，在新技術運用方面均已採用液壓agc系統與計算機控制相結合的dcs，裝設了測量精度高的三測儀表（測厚、測壓、測張），且裝設了板形檢測裝置。人工智慧(ai)技術已經廣泛應用 ,包括模糊控制(fz)、專家系統( es)和人工神經元網路(ann)技術在 agc系統中的應用,已經取得了巨大成果和經濟效益。
我國在這方面的發展也很迅速，如在基礎控制方面、計算機控制、控制演算法上取得了很大成績。智慧型控制等先進控制技術在軋機軋制力控制等方面也有了初步應用，並取得了一定成果。我國自行研製的冷熱板帶軋機的液壓 agc系統在軋制線上也得到了成功應用。
我國的現有冷帶板的生產已有較大的改善。然而總體上還存在著裝備水平低，單套機組產能低，產品質量有待提高等諸多問題。近幾年，許多引進的軋機相繼進行了技術改造，增加液壓壓下系統，並配備計算機控制系統，實現液壓厚度自動控制。
開發實用性、高精度自控系統裝備現有的裝置，能使我國鋼鐵冷軋裝置的控制水平進一步提高。
液壓伺服控制系統是自動控制這一領域中的重要組成部分。自動控制就是用各類控制裝置和儀表包括計算機代替人工，自動地，有目的地控制和操縱機器及生產裝置，是生產的效能、機械化和自動化的水平不斷提高，自動控制已成為現代化生產的必要條件之一。研究連續自動控制系統運動規律的理論，一般稱為反饋控制理論；反饋控制理論的基礎是線性連續反饋控制理論。
反饋控制是實現自動控制的最基本方法。
液壓伺服控制系統以其相應快、負載剛度大、控制功率大等獨特的優點在工業控制中得到了廣泛的應用。
液壓伺服控制系統的型別和應用場合相當廣泛，然而乙個實際的液壓控制系統不論如何複雜，都是由輸入元件，檢測反饋元件、比較元件及轉換放大裝置（含能源）、執行器和控制物件等基本元件構成。
輸入元件——根據系統動作要求，給出輸入訊號，加於系統的輸入端。比如計算機、電位器、訊號發生器等；
比較元件——將反饋訊號與輸入訊號進行比較，產生偏差訊號加於放大裝置。其不單獨存在；
檢測反饋元件——用於檢測系統的輸出量並轉換成反饋訊號，加於系統的輸入端與輸入訊號進行比較，從而構成反饋控制。比如各類常見的感測器；
轉換放大裝置——將偏差訊號的能量形式進行變換並加以放大，輸入到執行機構。比如各類液壓控制放大器、伺服閥、比例閥等；
執行器——驅動受控物件動作，實現調節任務。比如液壓馬達、液壓缸等；
受控物件——和執行器的可動部分相連線並同時運動，在負載運動時所引起的輸出量中，可根據需要選擇其中某物理量作為系統的控制量；
液壓能源——為系統提供驅動負載所需的具有壓力的液流，是系統的動力源。比如液壓幫浦站。
液壓伺服控制系統是利用反饋控制的基本原理將被控制物件的輸入訊號即輸出量，如位移、速度或力等，能自動地、快速而準確地回輸到系統的輸入端，並與給定值進行比較形成偏差訊號，並產生對被控物件的控制作用，使系統的輸出量與給定值之差保持在允許的範圍之內。與此同時，輸出功率被大幅度地放大。液壓伺服控制系統的工作原理可由下圖說明。
圖2-1 液壓伺服系統的工作原理
此設計僅考慮壓下中的位置控制。且要求具有較強的抗干擾能力，對系統引數變化不太敏感，控制精度高、響應速度快的效能，故採用閉環控制，相對成本較高。由於壓下的運動形式為直線，出力較大，採用閥控液壓缸的結構。
該控制方式的特點是結構簡單，成本較低，小行程及小慣量負載時液壓固有頻率高。但隨行程增加固有頻率隨之降低，系統響應速度及穩定性均變壞；系統效率低。閥控缸的方式中常用的有四通閥——對稱缸控制方式和三通閥——不對稱缸控制方式。
由於四通閥有兩個節流口，壓力損失大，功率損失大，油溫公升高，增大了系統的冷卻負擔等因素，軋機液壓壓下是三通閥——不對稱缸控制方式的典型。
絕大多數閥控系統採用恆壓油源：供油壓力恆定，控制閥的壓力——流量特性的線性度好，系統精度和響應速度高，但系統效率低。
綜上考慮可得系統方塊圖如下：
圖2-2 系統方塊圖
動力元件是伺服系統中的關鍵元件。它的乙個主要作用是在整個工作迴圈中使負載按要求的速度運動。其次，它的主要效能引數能滿足整個系統所需要的動態特性。
此外，動力元件的引數選擇還必須考慮與負載引數的最佳匹配，以保證系統的功耗最小，效率高。
動力元件的主要引數包括系統的共有壓力、液壓缸的有效面積（或液壓馬達排量）、伺服閥的流量。當選定伺服馬達作執行元件時，還應包括齒輪的傳動比。
已知引數如下：總軋制力650t，油缸最大壓下速度2.5 mm/s,油缸最大行程30mm，系統壓力28mpa.
對於某些較為簡單的負載軌跡，可以利用負載最佳匹配原則，採用解析法確定液壓動力元件的引數。
解析法：
負載壓力
2-1）
故最大功率輸出點的負載力
2-2）
壓力由雙邊缸執行，故單邊缸的負載力
2-3）
故可得液壓缸的無桿腔面積為
（2-4）
由查表知
2-5）
計算得由gb/t2348-1993的規定圓整後，
則修定後的缸無桿腔面積為
缸工作時所需的最大流量
（2）由於伺服閥輸出功率最大時對應的負載流量與最大空載流量存在：
2-6）
最大輸出功率點負載速度
2-7）
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