镁合金可逆温轧机恒张力控制系统的研究

【摘要】：近年来,我国工业现代化发展进程迅速,镁合金逐渐受到重视,不断扩大应用领域,具有十分广阔的前景,尤其在需求轻量化材质的领域中,如3C电子、汽车以及航天航空等行业。镁合金优点在于其产品具有重量轻、良好的机械性能和耐腐蚀等等。因此,镁合金的研究重点是镁合金薄板带材的研发和生产。作为生产过程的最末道工序,卷取技术的控制精度对最终产品的质量产生直接影响。卷取张力的施加对板形质量和厚度精度都有很大影响,因此,保证卷取张力的稳定性是我们研究的目标和方向。本文以我校镁合金实验研究中心的可逆六辊温轧机为实验背景,深入研究轧制镁合金薄带过程中,张力控制系统的特点和控制手段,最终实现恒张力卷取的控制任务。论文首先根据张力的产生原理及几种张力控制方式的对比,选择基于恒线速度的恒张力控制方法。仔细分析整体控制系统后,建立相关的数学模型。针对卷取电机在变速时以及直径改变的过程中产生的张力波动,提出补偿动态力矩以及计算瞬时卷径。根据工况实验,结合相关的检测仪表建立可逆六辊温轧机工艺参数监测系统,并利用西门子S7-200的工控设备,将现场实时运行情况以及过程数据通过人机界面进行实时显示以便于监控。由于镁合金薄带轧制工艺技术的复杂性,并且张力系统的时变参数问题,采用传统PID控制不能完全达到最佳的控制效果,因此研讨在张力控制系统中加入增益自调节PID算法。根据现场具体参数,分别仿真并分析对基于常规PID控制系统和基于增益自调度PID控制系统,结果说明自调节PID控制方式具有更好动态性能和鲁棒性,可避免系统性能受参数变化影响。最后根据工艺要求以及控制原理编制程序到PLC,并且建立友好的人机界面,通过采集、处理和分析实验数据,结果表明控制算法可行有效。因此,本文为今后实际轧制加入自适应控制手段和完善张力控制系统设备提供理论上的支持,并且对张力控制系统计算机仿真的更深入研究奠定了理论基础。
【关键词】：镁合金 卷取机 恒张力控制 PID
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333