地下卷取机(Down Coiler)是热轧生产线上卷取带钢的重要设备之一,其助卷辊AJC (Automatic Jump Control)系统(也称为液压踏步系统)作为卷取机的重要组成部分,是集机械、电气和液压于一体的复杂系统。国内钢铁企业对于AJC系统的研究起步较晚,而且多数都是成套设备的是引进,对于设备设计的深入研究还相对较少。由于设备的设计、使用以及改造具有很大经济效益和社会效益,为此国内钢铁企业应具有自主进行研发和设计的能力。针对这种情况,由中国第二重型机械集团公司与重庆大学共同承担了液压AJC控制系统的研究任务,目的是为了能提高国产化的液压踏步系统的性能,为设备的国产化设计提供足够的理论依据和技术支持。本文着重于研究AJC系统的整体性能,主要进行了三个方面的研究:①机械结构的动力学性能分析:对助卷臂的机械结构进行模态分析得到机械结构的固有频率及振型,判断出机械结构不会与主要冲击载荷发生共振;频响分析得到载荷频率与机构的耦合程度,判断机械结构刚度很大,其形状在受冲击载荷时不会引起大变形;最后瞬态分析求出结构的受力状况。②液压系统的特性分析及优化:研究液压踏步控制系统的结构,建立了相应数学模型,并进行了动态仿真计算分析,保证其系统稳定动作和良好响应。讨论了系统中一些参数对AJC系统性能的影响,并通过给控制系统加入PID等调节方式来提高整个系统的动态特性,使模型的响应与所期望的响应达到最小偏差。最后编制可视化仿真软件,为相关工程技术人员以后设计AJC系统提供了很好的分析与设计工具,更加快速的确定大行程液压缸及其伺服阀、压力传感器等主要组件的选型及其技术参数的确定。③机电液系统联合仿真:首先在SOLIDEDGE进行三维建模,通过数据转换,把模型输入ADAMS中建立机械动力学模型;在MATLAB/Simulink中建立液压和控制模型,在完成软件接口的连接后,成功完成AJC系统机电一体化联合实时仿真。本文所依托的课题的模型及软件现已成功应用于中国第二重型机械集团公司对于AJC系统的设计分析之中。