小方坯连铸结晶器振动系统阀控油缸死区补偿研究

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连续铸造是一项把钢水直接浇铸成钢坯的新工艺,它的出现从根本上改变了一个世纪以来占统治地位的铸模工艺,大大简化了从钢水到钢坯的生产流程。结晶器是连铸生产的心脏,控制结晶器振动的方式有电液伺服控制、电动伺服控制和机械凸轮控制三种形式,其中电液伺服控制具有驱动力大、设备冲击小、振动频率高、设备使用寿命长、振动机构具有很高的稳定性等优点,这对于提高铸坯的表面质量,提高拉坯速度都具有很好的现实意义。因此电液伺服控制近年来受到了更多的青睐。   本文首先介绍了液压伺服系统的工作原理,推导了液压缸的数学模型,并考虑阀控油缸系统的固有频率,建立了伺服阀的数学模型;并对此阀控油缸系统的数学模型,在MATLAB仿真软件中进行了稳定性分析。另外,对结晶器的几种振动方式进行了对比分析,由于非正弦振动方式优于其他的振动方式,所以本文对结晶器非正弦振动波形的特性和参数进行了分析。   由于阀控油缸系统存在死区,影响了系统的控制精度,本文通过仿真研究了两种常用的补偿方法,由于这两种方法的自适应性不佳,因此本文采用单神经元自适应PID控制与比例控制器相结合的方式补偿系统死区,并采用几种不同的学习算法进行仿真对比,其中有监督的〥习算法仿真效果较好,并且容易实现,因此优于其他的几种学习算法。采用西门子S7-300PLC作为主控制器,对系统进行了模拟验证,试验补偿效果较好,进一步验证了此补偿方法的有效性。   此外,本文采用单神经元自适应PID控制对结晶器非正弦振动位置闭环控制系统进行了仿真研究,通过对比,有监督的〥学习算法控制性能较优,并且由于死区补偿时采用的是有监督〥学习算法的单神经元自适应PID控制,考虑到程序的通用性问题,结晶器非正弦振动位置闭环控制仍然采用此算法。最后本文采用西门子S7-300PLC作为主控制器,运用STEP7编程软件实现了结晶器非正弦振动控制算法,实验效果较好,说明了此控制方法对结晶器非正弦振动位置闭环控制系统是可行的。
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