目 录
1文献综述 ..................................................................................................................... 1
1.1 卷取机............................................................................................................... 1
1.1.1卷取机简介 .............................................................................................. 1
1.1.2卷取机张力稳定的必要性 ....................................................................... 1
2课题背景及开展研究的意义....................................................................................... 2
2.1课题背景............................................................................................................ 2
2.1.1卷取机研究的历史背景........................................................................... 2
2.2开展研究的意义 ................................................................................................ 3
2.2.1研究卷取机的意义 .................................................................................. 3
3研究内容、预期目标及研究方法 ............................................................................... 4
3.1研究内容............................................................................................................ 4
3.1.1查阅相关文献 .......................................................................................... 4
3.1.2 算法构建、模型搭建及仿真 .................................................................. 4
3.1.3 VMIC综合机箱仿真 ............................................................................... 4
3.2预期目标............................................................................................................ 5
3.3研究方法............................................................................................................ 5
3.3.1搜集资料，学习相关知识 ....................................................................... 5
3.3.2尝试模型的搭建 ...................................................................................... 5
3.3.3完善模型及算法 ...................................................................................... 5
4进度安排 ..................................................................................................................... 6
参 考 文 献 ................................................................................................................... 7
北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告
1文献综述
1.1 卷取机
1.1.1卷取机简介
卷取机在很多行业都有应用。卷取机是将产品卷成卷的机械设备。就复杂程度而言，冶金行业的钢板卷取机具有代表性。卷取机驱动来自电力、流体等。卷取机一般构成有核心设备卷筒（卷轴）、辅助卷取设备（辅助成型设备）等。在产品卷取过程中，产品主要在卷轴上成型，卷轴一般由电机拖动，辅助卷取设备一般采用流体驱动，以帮助顺利成卷。
卷取机是将热轧或冷轧钢材卷取成卷筒状的轧钢车间辅助设备，在热带钢连轧机（热连轧机组）、冷带钢连轧机和线材轧机上布置在成品机座之后；在单机座可逆冷带轧机上则安装在轧机的前后。此外，它也安设在连续酸洗机组、纵剪、退火、涂层等各种精整机组中。
冷、热带钢、线材由于产品断面形状的特点，有可能在轧制后立即用卷取机将钢材弯曲成卷，从而为增大原材料重量、提高轧制速度、减小轧件头、尾温差提供了有力的条件，由此导致了产品产量与质量的提高；此外，成卷的轧材便于运送，这是各种形式卷取机的共同特点和作用[1-2]。
1.1.2卷取机张力稳定的必要性
不论产品是纸张、塑料薄膜、纺织品、橡胶片或钢板卷材，都是在一定的张力控制下被输送到设备，且在一定的张力下被卷取。张力的变化对加工材料会产生很大的影响。张力过大会造成加工材料的拉伸变形甚至断裂；张力过小会使卷取材料的层与层之间由于应力变形，造成收卷不整齐，影响加工质量；张力大小不稳定会使卷材线速度变化及卷材的松紧程度不同，导致成品率低。
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2课题背景及开展研究的意义
2.1课题背景
2.1.1卷取机研究的历史背景
上世纪六七十年代，主要是针对卷取机的设计进行了大量的研究，相关研究比较多的是前苏联和日本的学者，也有其它的一些国家如德国、英国等。前苏联和日本的很多学者研究过与卷筒相关的问题，于是就提出了各种设计卷筒要考虑的钢卷径向压力的计算公式。有些公式作的假设忽略掉了一些重要的因素，部分学者将这些因素考虑进去，如铃木弘，荒木甚一郎等就在文章中提到了带材层间摩擦力的因素。Wadsley 和
Edwards简单建立了计算钢卷内部应力分布数学模型。在国内，上海重型机械厂机械科学研究所和西安重型机械研究所做过一些只限于卷筒压力和强度的测定和研究，蒋昭针对有色金属加工，提出了卷取机卷筒径向压力计算的蒋昭公式。鉴于当时计算水平有限，都没有对卷取过程中带钢的力学行为进行深入的分析【3】。
八十年代，国内对卷取的研究大都针对卷筒压力的计算，借鉴和发展了国外的一些研究成果。把卷筒单位压力的计算当作弹性理论平面问题进行求解，得出考虑钢卷各向异性的卷筒单位压力计算公式，在苏联人的研究基础上探讨了确定钢卷径向压缩系数的一种理论计算方法，对卷取机卷筒单位压力有了进一步的认识，此间由上海冶金设计院周国盈编著的《带钢卷取设备》对卷取设备进行了系统的介绍，书中给出了带钢卷取设备结构一个比较全面的认识，较为详细的阐述了张力卷取机的设计计算问题【4】。
九十年代至今，国内外都侧重于卷取张力的控制及模型的研究。对于张力控制，分别提出：卷取恒张力控制新方法、建立和探讨卷取数学模型、卷取张力的变参数控制、设定卷取过程中张力曲线等方法。国外如韩国学者也对卷取过程中的张力控制进行了研究，提出卷取时的最佳张力曲线，认为交错缠绕、钢卷滑移、刮伤等大多数操作问题发生在钢卷卷取期间；而且，不合适的卷取张力工艺设定和不充分的卷筒设计导致快速卷取的不稳定性，致使出现卷形不良等情况【5-6】。这些文献对带钢卷取过程中带钢应力的分布及其对卷取张力的影响和要求未作研究。
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近年来，由于对钢卷板形提出了越来越苛刻的要求，而作为保证板形的一个重要环节，卷取工艺也引起了越来越多学者的关注，国内外出现了一些关于卷取过程钢卷内部应力和卷筒单位压力的文献。其中国内连家创教授等人对卷取过程中钢卷内部的三维应力分布和卷筒单位压力进行了深上世纪六七十年代，主要是针对卷取机的设计进行了大量的研究，相入详细的研究。
鉴于对带钢板形质量越来越高的要求和越来越激烈的市场竞争，而卷取作为带钢生产工序当中的重要一环，以后会有更多的人对卷取技术进行更加深入的研究。
2.2开展研究的意义
2.2.1研究卷取机的意义
卷取机是冷、热轧带钢生产中的重要辅助设备之一，用于收集超长轧件，将其卷取成卷以便于贮存和运输。它广泛用于连续式或可逆式轧制、精整机组，按其用途可分为安装在主轧机前后和各辅助机组之中两种。具有工作负荷大、环境恶劣、故障率高的特点、既影响着连轧的产量、质量，又是后续酸洗、镀锌的保障。但是，一直以来人们对卷取技术的研究似乎并不太关心。直到客户对钢材的外观质量与表面质量提出要求时，卷取技术才被纳入工程师们的研究领域。
卷取是轧钢生产工艺中的最后一道工序，是一个相当复杂的变形过程。卷取机的工作状态直接影响到产品的质量。卷取机是一个集机械、电气、液压、控制、传动为一体的复杂系统，并且在非常恶劣的环境下工作，因而带材在卷取时容易出现卷形不良，如：松卷、塔形、划伤、起筋、粘结等质量问题。而在我国绝大部分钢铁企业现有的连轧带钢生产线中的卷取设备则较为陈旧，属上世纪六十年代国际水平。卷取系统存在着很多缺陷，在实际生产中存在的问题也很多，带钢卷形不良始终困扰着绝大部分钢铁企业【7】。因此，对卷取过程的研究具有十分重要的意义。
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3研究内容、预期目标及研究方法
3.1研究内容
3.1.1查阅相关文献
查阅卷取机系统及实时仿真有关文献。主要查找卷取机恒张力控制的书籍，以及大量的有关卷取机系统实时仿真的期刊论文。查阅文献可在图书馆的期刊网站上查找。中文文献在方正和中国期刊网查找。把关键词、期刊名称、卷，期、年等信息输入即可检索到。英文文献在IEEE上可以下载。查找时可以根据所要的信息取其中字段查询。IEEE数据库里面文献很多，可以为我们提供很多的文献资源。另外，还可以去Science网上杂志找文章。也可以通过Google学术搜索查询。里面一般会搜出要找的文献。进入Google学术并搜索后，分别点击各篇文章，里面的其中一个就有可能会下到全文。并在此基础上撰写选题报告。
3.1.2 算法构建、模型搭建及仿真
用Matlab中的S函数构建一个系统。在系统中可以使用c语言、java语言等方式描述算法。S函数也可以用于描述卷取机系统中常用的simulink模块不能描述的、较复杂的逻辑关系。在卷取机系统中，S函数使得算法的应用更加方便。并且，由于加入控制算法有利于优化系统控制，整个卷取机系统的仿真在simulink环境下得以很好实现
【8】。
在对系统的充分了解的基础上，使用Matlab/Simulink开发环境，实现卷取机系统模型搭建和设计，在Simulink组件中仿真。并且验证卷取机系统模型的正确性。撰写中期报告。
3.1.3 VMIC综合机箱仿真
熟悉APPSim软件和VMIC综合机箱。将Matlab/Simulink仿真模块，编译为可执行程序，通过APPSim软件下载到VMIC综合机箱中进行实时仿真。对模型进行调试分析，使模型满足技术指标要求。在此过程中，如果系统不满足要求，则应随时返回到simulink中，对系统模型进行调整、更改、完善。反复调试，直到达到符合要求的结果。整理设计模型、数据、资料，撰写毕业论文。
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3.2预期目标
建立卷取机实时仿真模型。初期在Matlab/Simulink组件中搭建卷取机系统模型。所搭建的模型主要侧重于恒张力控制。将所搭建的模型在Simulink中仿真，检验模型是否符合要求【9-10】。
要求所搭建的模型要能够保证控制系统的动态指标和稳态控制精度，保证控制效果。将模型编译为可执行文件，通过APPSim软件下载到VMIC综合机箱中，在上位机中进行实时仿真和在线实时监控。
3.3研究方法
3.3.1搜集资料，学习相关知识
仔细阅读所查找的书籍和所查阅的文献资料。对卷取机有一个较清晰的认识。这个过程可以认为是一种数据的输入。为了对卷取机系统有更好的了解，必须对卷取机各方面的信息有更好的把握。因为，卷取机既要与精轧机组的线速度高度匹配， 又要保证在末架精轧机和卷取机之间维持必要的恒张力
资料搜集。
3.3.2尝试模型的搭建
通过对文献的阅读，搜寻对本课题十分相关的信息。在模型的建立上，在初期可将文献中的模型重新搭建并仿真。从中了解他人的建模思路。因为卷取工艺是热连轧带钢生产过程中的一道关键工序，卷取机的张力控制精度是保证成品率及成材率的一项关键技术【12-13】【11】。所以，主要侧重于张力控制方面的。在针对热连轧带钢生产中的卷取机张力控制模型进行研究中，前人给出的控制系统中卷取机张力控制模型的设计方法及实现步骤是很有借鉴意义的。
3.3.3完善模型及算法
在了解他人建模思路的基础上，对卷取机的模型进行更深入的探索。尝试加入一些新的更好的算法以及控制模型。现代电机控制的发展在提高性能、降低损耗、减少成本和其它不断出现的新的技术指标及特殊应用上的要求越来越高。因此有许多新的复杂的控制算法产生。这些控制算法对于优化控制对象起到一定的作用【14-15】。在方法上，应该借鉴一些较好的算法和建模方法，以达到对卷取机系统仿真的完善。
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4进度安排
1-4周：查阅资料，主要搜索卷取机控制系统方面的资料，以及一些有关卷取机实时仿真的期刊论文、硕士生论文。在图书馆的期刊网站上可以查阅文献。方正和中国期刊网中可以查找中文文献。将期刊名称、关键词、期，卷、年等数据输入以上网站，就可以检索到相关资料。再查找一些Matlab、算法相关的期刊论文以及硕士论文。在学习和理解的基础上撰写选题报告。
5-11周：任务实施，在Matlab/Simulink组件中，搭建和设计卷取机系统模型，并且在Simulink组件中仿真该模型。检验卷取机系统模型的各方面性能。在实验室中，逐渐了解APPSim软件以及VMIC综合机箱。在已搭建好的Matlab/Simulink仿真模块的基础上，将其编译为可执行程序。使用APPSim软件将可执行文件下载到VMIC综合机箱，对其进行仿真。调试分析模型，使模型满足技术指标要求。在此基础上，撰写中期报告于第10周提交。
12-16周：搜集更多的资料，对毕业设计的课题有更多的理解。因为运用Matlab进行卷取机系统模型的设计并在Simulink下进行算法仿真，进而在VMIC综合机箱进行仿真。所以，有必要与其他类似的课题进行比较。总结出在这些相似课题具有共性点。这些共性点在类似课题中将会有利用价值。最后将以前的设计数据进行整理。检验前期仿真以及各方面的数据、资料。按照毕业论文的格式，撰写毕业论文，准备答辩。
本人签名：
年 月 日
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参 考 文 献
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[15] 刘才佐．攀钢热轧薄板地下卷取机控制技术研究．重庆：重庆大学工程硕士研究生论文．2002
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指导教师签字：
年
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