伺服电机驱动的结晶器非正弦振动的设计研究

【摘要】：结晶器非正弦振动是发展高效连铸技术的核心技术之一。电液伺服系统驱动的非正弦振动系统运行平稳，振动参数调节灵活，但系统复杂，投资、运行和维护费用高，对现有铸机的改造工作量大。而机械非正弦振动系统，如椭圆齿轮非正弦等具有结构紧凑，投资小，可靠性高，运行维护成本低等优点，但其波形偏斜率无法在线自动调节，且无法应用于流间距较小铸机的改造。因此，开发一种结构简单，波形偏斜率能在线自动调节，投资低廉的非正弦振动系统具有重要的理论意义与现实意义，本文针对这一课题进行了如下研究工作。 在非正弦波形产生机理的基础上，分析了一种由伺服电机驱动的结晶器非正弦振动技术，分析了其电控系统。针对三种常用的非正弦波形，分析了伺服电机非正弦系统实现这三种波形的原理。 分析了PMSM的数学模型，将结晶器振动机构假设成多刚体，采用矩阵法，对其进行了运动学分析。并建立了ADAMS模型，对机构的位移、速度、加速度进行了分析。分析了基于矢量控制的PMSM非正弦振动控制系统，并对常用函数对应的PMSM转速进行了仿真。 应用机电的基本理论，建立四连杆的等效物理模型，分析系统的转动惯量、转矩，进行振动装置的总体设计。由于伺服系统与一般的机电传动系统相比具有特殊性，确定了快速响应的条件；其次利用材料力学基本理论校核各个构件的强度、刚度，从而确定构件的尺寸，设计出相对合理的实验装置。 分析了控制模型，从确定最佳工艺参数的角度分析了非正弦基本参数的取值范围。