带材纠偏电液伺服控制策略的研究

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带材在长达百余米或更长的连续生产线上运送时,由于带材板形不好、带钢张力不均、辊子表面质量缺陷、及设备安装精度较差等原因,带材不可避免要发生跑偏。带材跑偏过大会撞坏设备、降低带材质量甚至断带停产,给生产商带来很大经济损失。带材纠偏措施有很多,但当下应用最广、控制效果较好的是带材电液伺服控制系统。该系统主要是由控制器、伺服阀、液压缸、位移传感器、光电传感器等组成,当光电传感器检测到带材跑偏信号并将其传递给控制器,通过伺服阀控制液压缸推动卷取机带动钢卷移动将带钢纠偏至指定位置,再由位移传感器检测位置进一步反馈是否到达指定位置。带材纠偏电液伺服系统是典型的阀控缸系统,由于电液伺服系统具有非线性、时变的特点,传统的PID控制器存在调节时间长、控制精度不高等问题,针对这些问题本文通过在MATLAB/Simulink仿真平台软件搭建纠偏系统模型,进行了带材纠偏控制策略的研究。模糊控制因其不需知道控制系统准确数学模型特别适合非线性系统的控制,因此本文设计了带材电液纠偏模糊控制器。但是由于模糊控制具有其自身的缺陷,被控系统可能产生稳态误差等问题,故本文结合PID控制和模糊控制各自的优势设计了带材纠偏模糊PID控制策略,通过仿真分析对比不同控制策略的控制效果,证明模糊PID控制策略更优的结论。最后,本文设计了基于单片机控制系统的纠偏模拟试验装置并进行了试验,试验结果表明所设计的纠偏装置控制精度较高,纠偏设备成本较低,达到了工程应用的标准。
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