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1、机械工程学院毕业设计（论文）开题报告 2008 2009 学年 机械设计制造及其自动化 专业设计（论文）题目：AGC液压系统设计 学生姓名 杨海龙 学号 059054099 起讫日期 2009.2.162009.6.5 设计地点 安徽工业大学 指导教师 王刚 辅导教师 王刚 系/教研室主任 李 锐 教学院长 谢能刚 AGC液压系统 1、 引言液压AGC（自动厚度控制）系统是提高宽带热连轧板厚精度，控制板形，提高带材合格率的重要技术，AGC系统的动态品质、静态品质的好坏直接影响系统的稳定性，响应的快速性和控制精度。板带轧机液压AGC系统主要功能是实现压下位置自动控制(液压APC)及板厚自动控制(
2、液压AGC)。正是由于液压AGC系统响应的快速性，控制的精确性，使得越来越多的宽带生产线采用。液压AGC自动厚度控制系统是现代化轧机提高轧制精度必不可少的技术装备，是热轧窄带钢厚度精度赶上或接近热轧宽带钢的唯一选择，是生产厂家在未来激烈市场竞争中取得优势的重要保证。国内首条热轧窄带钢液压AGC自动厚度控制系统，已在唐山不锈钢有限公司热轧厂得到成功使用，经长时间运行，系统稳定可靠，带钢厚度精度提高明显，厚度为2.75mm的带钢，其纵向厚度偏差由0.14mm降低到0.08mm，厚度精度的提高幅度达到43%。液压AGC是现代宽带钢冷连轧机组几何尺寸精度控制的关键装备之一。随着用户对带钢几何尺寸精度要
3、求日趋严格，液压AGC以其具有控制精度高、响应速度快和过载保护简单可靠的显著特点已成为宽带钢冷连轧机装备水平的重要标志，它是提高板厚精度、控制板形的重要技术措施。因此研究宽带钢冷连轧机液压AGC系统的动态特性具有重要意义。2、本课题的研究意义智能技术与AGC控制系统融合的必要性 智能技术是二十一世纪的技术，目前智能技术正在加速发展，而建立在传统工艺和自动化技术的钢铁工业正在经受考验，因而从某种意义上讲，传统技术正在限制钢铁工业向更高层次发展，随着计算机技术的进步和信息革命的出现，应用最新技术无论对企业管理人员和技术人员都成为最严重的挑战，二十一世纪是智能技术飞速发展的世纪，面对钢铁工业的严重形
4、式，必须降低能耗，节约原材料，提高产品的科技含量，而智能技术的成功应用正是解决这种挑战的最成功方法。 由上面的分析可以看出，以往AGC系统存在一定的问题，要继续提高控制精度是比较困难的，而智能技术中模糊系统和神经元网络技术正是解决AGC系统控制精度和轧制过程不确定的最成功的技术。作为轧钢技术重要特征之一的AGCAEC控制系统是保证成品质量的重要品质，正是由于现存的AGCAEC控制器或多或少具有缺陷，因此有必要利用现存的智能技术对AGCAEC系统进行再开发，设计出性能优良的AGCAEC控制器。模糊系统可以提取现场工程师和专家的操作经验，由此确定AGC系统调节辊缝的准则，能够达到现场专家级的调节精
5、度；而神经元网络技术可以建立数据驱动的知识体系，我们可以利用采样数据学习现场操作过程的不确定知识，校正模型及模型参数的精度。3、 液压AGC系统的组成3.1 工艺原理液压压下装置一般由位移传感器，液压缸和电液伺服阀等所组成，如图1所示。系统通过电液伺服阀对液压缸的流量和压力的调节来控制液压缸上、下移动的行程来调节轧辊辊缝值。液压AGC系统通过测厚仪、位移传感器和压力传感器等对相应参数的连续测量，连续调整压下缸位移、轧制压力等，从而控制板带材的厚差。一个完整的液压伺服控制厚度自动控制系统的主要设备由计算机、检测元件为主的控制装置和以一套液压缸(每侧一个)为主的执行机构组成。检测元件主要有：测厚仪
6、、测压仪(每侧一个)以及安装在液压缸上的四个位置传感器(每个液压缸两个)和两个压力传感器(每个液压缸一个)。液压AGC阀台原理示意如图2所示。l 阀站下方P口连通液压站的系统供油油路，用于为液压AGC系统提供液压动力，T口连通液压站油箱，用于回油。l 阀站右方的P口，T口，X口用于检修或排查故障时检测阀站内系统供油压力P以及伺服阀控制油路X是否正常。l 阀站上方A口连通液压AGC液压缸无杆腔，B口连通液压AGC液压缸的有杆腔。l 过滤器对阀站内的P油路和X油路中的杂质进行过滤，如果过滤器DPS1堵塞，将发出故障信号，应及时更换。l 阀站的P口手动阀主要用于检修时把该阀站的系统供油油路断开。l
7、油压传感器SP1和SP2安装于阀站外油管路上，用于检测液压AGC液压缸无杆腔和有杆腔油压。3.2电液伺服系统介绍电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统、电液力（或力矩）控制系统。液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。电液伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力， 从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。电液伺服控制系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量地变化而变化，输出功率却被大幅度地放大。3.3伺服仿真及动态分析用经典的控制
8、理论分析元件和液压系统的动态特性，对于一些简单的线性系统或典型环节的系统，不失为一种有效的方法。对于多输入、多输出的非线性系统或复杂的液压系统就必须进行简化或线性化处理,致使所得到的结果与实际工况有较大的出入。而采用MATLAB软件来仿真建立的数学模型状态方程，可在时域里模拟出任何作用下的非线性系统和复杂系统下的动态响应和系统的参数变化情况。数学模型可根据实际系统或不同工况很方便得进行修改或完善，也便于保存和交流。因此用数学模型在计算机上进行仿真对系统进行研究是最经济的方法，可以节省大量的人力和物力，而且系统越复杂，这一特点越明显。随着计算机的使用和普及，用数学模型的方法在计算机上用MATLA
9、B软件来分析液压系统的动态特性已经成为最方便、快捷和有效的手段。4本课题的基本内容1、对马钢H型钢轧机液压压力控制系统的原理进行研究和分析。 2、查阅资料设计AGC液压系统原理图。3、建立用伺服阀控制非对称液压缸的液压压力控制系统的数学模型；4、运用MATLAB软件分析液压系统的合理性，通过MATLAB软件进行检验系统动态性能的动态仿真并进行变参数仿真，得到现有系统动态性能参数。5、液压站和阀站结构设计。6、绘制所设计的液压系统原理图, 液压站和阀站的装配图等图纸。图纸总量折合成A0幅面为 3 张，含采用CAD（或CAXA）和手工绘制的装配图或零、部件图。 5、本课题的重点和难点本课题的重点和
10、难点均是建立用伺服阀控制非对称液压缸的液压压力控制系统的数学模型，并运用MATLAB软件分析该液压系统的合理性，并进行检验系统动态性能的动态仿真。6、毕业设计进度安排第1-2周：收集有关AGC液压系统的资料，查阅有关书籍了解轧钢的过程。到马钢公司第四钢轧总厂进行现场调研，对所出现的问题进行初步了解；第3周：查阅相关资料并进一步了解相关的问题；第4周：查阅电液伺服控制系统和液压传动系统和AGC液压系统的工作原理的有关书籍。查阅有关的外文资料，并做出翻译，完成开题报告的写作；第5-6周：对液压系统进行分析，深入了解轧辊控制厚度的过程；第7-8周：查阅有关建立用伺服阀控制非对称液压缸的液压压力控制系
11、统的数学模型的资料，建立液压系统的数学模型；第9-10周：用MATLAB软件对的液压系统进行仿真分析，并通过其时域性能指标和频域性能指标分析其动态特性，在此基础上提出改进方案。第11周 :查询有关流体动力技术发展及其它液压方面的外文资料并翻译；第12-13周：绘制阀站装配图和油箱零件图；第14-16周：完成毕业设计说明书，准备答辩提纲。7、参考文献1 徐贤良,王传礼主编.液压传动系统.北京:国防工业出版社,20082 许益民主编.电液比例控制系统分析与设计.北京:机械工业出版社,20053 官忠范主编.液压传动系统.北京:机械工业出版社,20064 张磊编著.实用液压技术300例.北京:机械工
12、业出版社,19985 姜继海,宋锦春,高常识主编.液压与气压传动.北京:高等教育出版社,20026 王春行主编,液压控制系统北京:机械工业出版社,2007 7 成大先主编,机械设计手册. 单行本.液压传动.北京:化学工业出版社,2004 8 王积伟,吴振顺主编,控制工程基础,北京:高等教育出版社,2001 9 官忠范,李笑,杨敢编著,液压系统设计*调节失误实例分析,北京:机械工业出版社,1995 10 赵应樾主编,现代实用液压附件,上海:上海交通大学出版社,2002 11 雷天觉主编.新编液压工程手册.北京：北京理工大学出版社，1998 12 王守城，段俊勇主编.液压元件及应用.北京：化学工业出版社，2007 13 周士昌主编.液压气动系统设计运行禁忌470例.北京：机械工业出版社，2002 14 盛敬超主编.液压流体力学.北京：机械工业出版社，1980 15 黎啓柏编著.电液比例控制与数字控制系统.北京：机械工业出版社，1997 16 张利平主编.现代液压技术应用220例.北京：化学工业出版社，2004 17 张利平编著.液压站设计与应用.北京：海洋工业出版社，2004 18 濮良贵，纪名刚主编.机械设计.北京：高等教育出版社，200119 成大先主编.机械设计手册第四版第四卷.北京：化学工业出版社，2002指导教师签名： 2009年3月8日
AGC液压系统设计开题报告
