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连铸结晶器液压振动系统研究

张琤琤  
【摘要】:结晶器是连铸生产的重要设备之一,它的性能对连铸机的生产能力和铸坯质量都起着十分重要的作用。由计算机控制的电液伺服结晶器振动系统具有一系列优点:振动力由两点传入结晶器,传力均匀;在高频振动时运动平稳,高频和低频振动时不失真,振动导向准确度高;结构紧凑、简单,传递环节少,结晶器对中调整方便,维护也方便;采用高可靠性和高抗干扰能力的PLC控制,可长期保证稳定的振动波形;可改变振动曲线,并可在线设定振动波形等,增加了连铸机可浇钢种;改善铸坯表面与结晶器铜壁的接触状态,提高铸坯表面质量并减少黏结漏钢。因此,由计算机控制的电液伺服结晶器振动系统,是结晶器振动系统的发展方向。 本文结合国内外结晶器振动系统的发展现状,设计了电液伺服驱动的结晶器振动系统,并对其控制策略做了重点研究。 首先查阅大量国内外文献,根据连铸结晶器的使用要求,设计了液压系统,并通过计算选取了合适的液压元件。其次,通过合理的推导,建立了连铸机结晶器电液伺服位置控制系统的数学模型,利用该模型对系统进行相关的动态和稳定性分析。针对系统稳定性问题,设计了常规PID控制器,并进行了仿真;针对常规PID控制器参数整定不良,性能欠佳问题,结合模糊控制技术,设计了模糊PID控制器和模糊自整定PID控制器。通过MATLAB对该系统进行仿真研究,结果表明:模糊PID控制的系统响应时间和超调量都有所减少,优于PID控制,而模糊PID自整定控制器的控制效果最好。最后,在考虑偏载的情况下,为满足双缸同步控制要求,系统采用“同等方式”控制策略,并分别用PID和模糊PID控制器进行控制,结果表明,模糊PID控制器完全可以满足结晶器垂直位移差不超过0.2mm的要求,动作响应快,可满足对同步控制精度的要求。


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