冷轧带钢对中纠偏控制电液伺服控制系统设计

开题报告

一、目的与意义：

    随着轧钢机向自动化、连续化、高速化方向发展，伺服控制已成为现代化带钢连轧机的重要控制方式，本课题重要研究带钢纠偏系统。为什么带材连续生产中需要进行纠偏控制？这是因为在机组和设备设计中采取了许多使带材定心的措施，但是跑偏仍不可避免。带钢跑偏既可能是由产品本身的原因（如：镰刀弯、浪形和楔形，带钢焊缝处的错位、歪斜），也有可能是机组设备的原因，如辊子偏心或锥度，辊系的不平行和不水平度，或加热和冷却不均匀，张力不适当或张力波动较大等。带钢纠偏系统的作用在于使机组带钢定位，避免带钢跑偏会造成多大损坏设备或断带停产，特别是在退火炉中，一旦断带，将造成很大的损失，从而保证机组稳定高产，同时由于实现了自动卷齐，提高了成品率，大量减少了带边的剪切量，使成品钢卷整齐，包装、运输及使用方便。

    带钢纠偏系统通过对带钢位置的实时检测，不断地对带钢位置的偏离加以纠正，使之始终处于正常生产允许的位置范围内。带钢纠偏控制系统应安装在处理线的合适的位置，以使带钢能够保证在机组中心线。

    对于带材生产线，提高机组速度是增加产量、提高劳动生产率最直接的方法，而断带及跑偏是制约 机组速度提高的关键因素。目前国内已经可以提供低速及精度要求较低的自动纠偏系统，然而在对运行速度和纠偏精度要求较高场所，还是依赖进口设备。如连退机组带钢速度最大有650米/秒。加强对进口设备的消化吸收及开发，可增强生产企业在国际市场的竞争力，产生很大的经济效益和社会效益，具有广泛的市场前景。

在冶金冷轧生产线上，对带钢跑偏加以控制，主要采用液动纠偏控制方式，且大型钢铁企业靠整体引进国外知名厂家的设备为主，究其原因主要是国外知名厂家的纠偏电液控制系统具有调节速度大、运行速度快、纠偏控制精度高、响应快和可靠性高等优点，但是价格十分昂贵，而且系统的维护和零备件的及时供应显得比较费时费力，这在一定程度上增加了企业的成本和降低了生产效率。因此，加强对进口设备的消化吸收，开发具有自主知识产权的电液纠偏控制系统，是国内科研院所和钢铁企业所必需面临和解决的课题。正是在这样的研究背景下，开展了本课题的研究，其目的是使企业掌握具有自主知识产权的核心技术，摆脱企业过分依赖国外技术，降低设备开发和运行维护成本，缩短零备件供应的时间，以增强企业在国际市场的地位和竞争力，并能产生较好的经济效益和社会效益。另此，此技术的国产化具有广阔的市场前景。

二、带钢跑偏的原因分析

带钢在辊子上行走，只要带钢和辊子表面有接触，并在一定的摩擦阻力界限内，那么带钢上各点就会和辊子的中心线成直角行走。带钢的张力是平均分布的，即当带钢在运送辊上行走，如果运送辊是相互平行的，带钢与辊子之间接触在摩擦阻力界限之内，带钢平直、断面薄厚均匀，则作用在带钢上的张力分布均匀。这样，带钢在辊子上行走就不会“跑偏”，即能保持在运行中心，无侧向位移。但实际上在带钢的运送上，会有各种扰动，引起带钢在运送中的“跑偏”。

（l）带钢断面不均匀(带钢镰刀弯)的影响

如果带钢断面不均匀，带钢两边厚度不一，带钢本身就成镰刀弯状，则带钢在辊子上运行，就引起干扰，使带钢跑偏。因为此类带钢上的各点，也趋向与辊子中心线成直角，引起跑偏量。这种镰刀弯带钢在平行运送辊上引起的带钢跑偏，其跑偏量与镰刀弯的程度、带钢张力的大小和两个运送辊之间的间距有关。在活套中，镰刀弯带钢的跑偏也是一样的，只要将带钢活套量展开分析，每段上带钢力图在每个辊子上都要垂直于中心线输入，带钢被迫偏移。

（2）辊子几何形状的影响

辊子在加工中有可能呈锥形，或者圆柱形辊在长期运行中由于单边磨损大，而呈锥形。由于锥形辊使带钢张力分布不均匀，使带钢总是向粗的一端跑偏。锥度小，带钢张力分布不均匀程度小;锥度大，带钢张力分布不均匀程度大，跑偏也大。所以锥度的大小影响了跑偏的速度。根据上述的效应，应做成鼓形辊和双锥辊，使带钢中间的张力大，而自动对中纠偏行走。如钢板完全是平整的，带钢中间张力大，完全是辊形引起的，能起到自动对中的作用。但由于钢板板形的影响，会加大和减小这种效应。

（3）两运送辊轴向不平行的影响

如果带钢在两个互不平行的运送辊上运行，但带钢总是有要与辊子成直角的趋势，就产生了跑偏。理论上的跑偏量，是与辊之间的间距与两辊之间的夹角有关。带钢跑偏量，f是带钢在两者之间悬空长度L与两辊夹角α的正弦的乘积，也即。但实际上带钢的跑偏量要比理论上小，因为上述关系是以带钢与辊子成90°“为基础的，而实际上带钢与辊子轴线是大于90°，这是因为两个不平行的辊子使带钢张力不够均匀。使带钢一侧的张应力变大，而另一侧的张应力减小，从而使带钢成镰刀弯，以使实际的偏差量减小。所以要加以修正，乘以修正系数K。K值与带钢张力与带钢的性能有关。修正后的跑偏量为

式中，——带钢跑偏量(mm)；

K——修正系数；

L——带钢在两辊之间悬空长度(mm);

α一两辊夹角(rad)。

（4）辊面质量的影响

传送带钢辊子表面质量也影响带钢的跑偏，辊子表面粗糙程度不一，带有螺纹形的橡胶辊或镀层的辊子，都同样会使带钢跑偏。根据上述效应，也有将辊子表面做成左右螺旋的，在镀锌机组中，沉没辊就曾采用过这种结构形式，纠偏效果较好。

（5）两端压力不均匀的夹送辊的影响

如果带钢在两根受压不均匀的辊子之间夹送时，则会产生与锥形辊上相似的效应，带钢向压力小，夹送辊开口大的一端偏移。据此，机组设计中要注意避开夹送辊两边压力不均的跑偏扰动。如S辊上有的有小压辊，小压辊的压力有可能出现不均匀，就要防止出现结构垂直下压的形式。引起带钢“跑偏”的扰动因素中，还有:运行中受到侧向气流和液流的影响、活套中导向辊的导向精度影响、来料钢卷边缘参差不齐或塔形卷的影响、带钢张力波动的影响等。

（6）来料钢卷的影响。来料钢卷边缘参差不齐，或成塔形，都对带钢运行是一扰动，使带钢边缘跑偏。

（7）带钢张力波动的影响。带钢张力波动，特别是由于带钢张力系统没有调整好，引起带钢张力的强烈波动，也造成带钢在行走中的跑偏。

（8）带钢运送中的气流和液流的影响。运行中的带钢受侧向气流或液流的影响，同样会发生跑偏。

（9）塔式或卧式活套中的运动辊导向精度的影响。各种活套中，运动辊的导向精度也直接影响着带钢的跑偏。如卧式活套中，活套小车运动轨道的误差，钢轨的松动，活套支承门架的安装误差，传送和换向辊的磨损等，都要造成带钢的跑偏。带钢在运送行走中，跑偏的原因是多方面的，因此要从数量上精确地确定带钢跑偏量是非常困难的，但对带钢跑偏的所有原因加以观察分析，可以得出这样的结论:在其它所有的工作条件保持不变的情况下，提高带钢的张力就会减小带钢预料中的跑偏量。同样，在其他所有的工作条件保持不变的情况下，带钢自由运送段较长而引起的跑偏量比同样长度而中间加有转向辊的跑偏量要大。

综上所述，带钢边缘跑偏的影响因素众多，跑偏是不可避免的。带钢边缘跑偏不仅使带卷边缘无法卷齐，而且会使带钢边缘碰撞、折边，拉坏设备并造成严重的断带停产事故。因此，在带钢轧制、酸洗、退火、镀锡、镀锌等机组中，多在钢带比较长，辊系多的地方设立对中纠偏装置。

三、目前国内、国外研究、设计概况

带钢自动纠偏控制系统框图

    目前带钢纠偏系统广泛地应用在各种带钢轧制线上，按照不同的分类方式，带钢纠偏系统有许多不同的形式：

1.   按带钢纠偏对正的位置不同。

2.   按生产线的纠偏装置布置不同。

3.   按传感器的种类不同。

4.   按执行缸种类不同。

5.   按纠偏的机械结构不同。

6.   按电气控制原理的不同。

7.    按装置布置数量不同。

四、工作任务分析

本文对带钢纠偏控制系统的研究发展现状、电液纠偏控制系统存在的控制问题和常用的控制算法进行了简单的回顾和总结分析，，主要任务有：（1）CPC系统的方案设计，其核心是采用了预测控制算法和双闭环的控制系统；（2）CPC电液伺服控制系统的系统设计，进行了负载最佳匹配、引入了液压节能负载敏感新技术和选用了工作可靠性高、抗污染能力强的射流管型高频响伺服比例阀；（3）采用新的思路和方法建立阀控制非对称缸的数学模型，得出阀控非对称缸的功率级滑阀的流量增益在两个方向上是不同的，因此在进行系统稳定性和稳态误差响应速度分析时需要正确选用这个参数的结论；（4）建立电液伺服控制系统系统的数学模型，并进行仿真研究，分析结果表明系统建立的数学模型是正确可行的，且所设计的电液伺服控制系统的性能较好，完全满足设计要求；（5）预测控制器设计与系统仿真研究，建立了预测模型、在线校正模型和优化模型，在输入无干扰和有干扰的条件下分别对系统进行了仿真研究，仿真结果表明所建立的预测控制器能有效地减小系统的时滞和增强系统的抗干扰能力，提高了对中纠偏控制系统的性能。

五，课题主要内容

（1）CPC系统的设计方案。；

（2）CPC电液伺服控制系统的设计；

（3）建立阀控非对称缸的数学模型；

（4）电液伺服控制系统的数学模型与仿真研究；

（5）预测控制器设计与系统仿真研究；

（6）全文总结与展望。

六、实施计划

20##年2月16日~2月27日

     调研、收集有关课题的资料，查阅相关文献

20##年3月1日~3月20日

     方案论证，画出系统原理图

20##年3月21日~4月10日

     计算相关参数，选择液压元件

20##年4月11日~5月31日

     设计并绘制泵站、阀站等图纸，编写说明书及相关修改

20##年6月10日~6月14日

     准备答辩

20##年6月15日~6月18日

     正式答辩

七、参考文献

1， 曹鑫铭 液压伺服控制系统[M]，冶金工业出版社，1991.

2 ，王春行 液压控制系统[M]，机械工业出版社，1999.

3 ，雷天觉 新编液压工程手册[M]，北京理工大学出版社，1999.

4， 徐  灏 机械设计手册(第三卷)[M]，机械工业出版社，1991.

5 ，徐  灏 机械设计手册(第五卷)[M]，机械工业出版社，1992.

6， 张利平 液压控制系统设计[M]，化学工业出版社，2006.

7 ，张利平 液压传动系统及设计[M]，化学工业出版社，2005.

8 ，路甬祥 液压气动技术手册[M]，机械工业出版社，2002.

9 ，张利平 现代液压技术应用220例[M]，化学工业出版社，2004.

10 ，李寿刚 液压传动[M],北京理工大学出版社，1994

11， 李洪仁  液压控制系统[M],国防工业出版社，1991

第二篇：机房管理开题报告

本科生毕业设计（论文）开题报告

题 目： 机房计费系统软件

学 院：

专 业：

班 级：

学 号：

姓 名： 指导教师： 填表日期：年日

一、选题的依据及意义：

随着社会不断向前发展，随着计算机技术的日月更新，越来越多的人们注重加强对计算机知识的学习，为了满足学校学生或者社会学员的需求，许多计算机机房都纷纷对外开放，实行计时收费。但随着上机人数的增多，计算机机房的管理成了一个非常困难的问题。首先，人工计时收费是非常繁琐的一项工作，耗费人力物力，而且极容易出错；最后的统计工作更是一项费时费力的苦差事，甚至不能统计。其次，上机过程中，每个计算机机房都需要值班人员值班，耗费了管理人员的很多时间。随着计算机各种外围设备技术的发展，以上工作通过计算机就可以很方便地实现。

为了适应当前计算机机房管理无人化的需求，本人试图利用自己大学所学专业知识并结合教学管理中的实际情况和其它类似计费软件的优点，开发了一套机房收费系统软件。本系统可以解决机房管理中存在的几个实际问题：

1、 减少值班人员、维护人员，降低管理人员费用，甚至可以做到机房无需人员值守管理。

2、增加机房的开放时间，可以实现24小时全天候开放机房，提高设备的利用率。

3、解决目前机房管理中的人情免费上机、脱逃费问题。

二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：

机房计费系统现状：学校机房的管理存在一定的问题，这一方面并不是学校硬件设备落后，原因在于各级管理人员对计算机管理能力认识不够，观念陈旧。

1、对计算机认识不够，导致对计算机很多其功能的闲置，造成计算机的使用工作效率没有达到应有的水平。不少计算机应用大多只局限在对文字和表格和简单处理上，而与我们工作紧密相关的数据管理和查询、计算机通讯和管理、图文混排和文档管理等方面的功能，没能有效地运用于实际工作中。

2、管理观念陈旧，认为人为管理更加可靠，所以就会有以下诸类问题，例如：管理员工作繁重，手工的方式进行费用的扣除，容易出错；计算机的使用对用户没有任何限制，容易造成逃费；无法对机房管理员进行监督，容易造成中饱私囊的情况；用户上机没有上机记录，无法了解用户情况；上机卡容易伪造和丢失??。

机房计费系统发展趋势：实现数字化，即几乎所有的计费操作都在网络环境下实现。从技术角度看，特别是互联网技术的发展，安全技术的发展和软件理论的发展，实现数字化是可能的。从管理体制和工作习惯的角度来看，全面的数字化还有一段距离，首先数字化必然冲击现有的管理体制，使现有管理体制发生变革，而管理体制的变革意味着权利和利益的重新分配。另外管理人员原有的工作习惯、工作方式和法律体系有很强的惯性，改变尚需时日。尽管如此，全面实现数字化是计算机计费的必然趋势。

三、本课题研究内容

利用VB.NET、JSP等开发工具开发一套基于c/s框架结构的机房计费系统软件, 该系统要求由管理端程序、刷卡端、客户端及计费端4个模块组成。各模块主要实现以下功能： ? 管理端

1、系统管理

主要包括：操作用户管理、用户类别管理、计费标准管理等子模块 。这其中大部分是标准数据的维护，包括新增、修改、删除、查询等；

2、设备管理

包括机房代码管理（为每个机房建立一个代码）、计算机档案管理（负责为每台计算机建立一个电子档案，要求详细记录下设备编码、设备名称、IP地址、MAC号、所属机房等项目）。

3、卡管理

包括团体（班级）设置、办理新卡、挂失/解挂、卡充值、卡注销等子功能模块。

4、统计查询

包括上机记录查询、机时汇总统计、充值收入统计等。

5、 机器使用监控

要求能够动态监控每个机房中的计算机当前使用情况，建议以图表的形式显示计算机的当前状态。

? 刷卡端

用户持上机卡在刷卡端的读卡机（如ID卡）上刷卡，系统通过用户的卡号进行用户的合法性检验（如判断此卡是否已注销或挂失、卡上余额是否充足等），如果合法则判断此卡用户是否已经刷卡进入，如果已经进入则表示此用户是刷卡出门，此时需要判断此用户是否已登录使用的计算机没有下机，如果是的话则报警并将此用户正在使用的计算机置为空闲状态，最后记录下用户的刷卡出门时间，并显示出此用户使用的机时数。如果此用户没有刷卡进入，则需要产生一条刷卡记录，记录下卡号、刷卡进门时间等信息。

? 客户端

首先要求将客户端的桌面、任务管理器、系统状态栏等系统功能锁定，桌面上只有客户登录程序界面，要求用户输入用户代码和密码进行登录。登录信息要求以网络数据包的形式发送到“计费端”，由“计费端”来判断其合法性，并反馈一个信息给客户端，如果一切合法的话，再将桌面、任务管理器等功能解锁，让用户正常使用。客户端程序要求正常停靠在系统托盘中，用户下机时要求点击此图标进行下机，客户端将下机信息发送到“计费端”，然后重新弹出登录界面，等待下一个用户登录。

? 计费端

主要负责接收客户端程序发送来的上、下机信息，进行上、下机的处理，在处理上机登录时要进行用户的合法性检测，并判断此用户是否已经刷卡，只有已刷卡的用户才能正常登录进去。检测通过后产生一条用户上机记录，记录下计算机代码、卡号、登录开始时间等信息。处理下机信息时，要记录下此用户下机的详细时间。

同时，计费端程序还要求每隔1分钟进行计费一次，计费标准按“管理端”的设定标准进行。计费时要将当前使用费用记录在刷卡记录中，并在用户的档案记录的余额字段中扣减，还要判断用户的余额情况，如果余额不足，要及时发送一个网络消息给用户，通知用户下机并刷卡出门。

此程序可以做成一个服务程序，在windows系统启动时自动启动。

四、本课题研究方案

1、对系统需求进行细致的分析，并分析和设计数据库

2、采用相关技术和开发平台，将逻辑功能进行逐一实现

3、设计好用户界面，实现相关功能的整合，形成完整的系统

4、对系统进行测试，进一步完善

五、研究目标、主要特色及工作进度：

研究目标：利用VB.NET、JSP等开发工具开发一套基于c/s框架结构的机房计费系统软件, 该系统要求由管理端程序、刷卡端、客户端及计费端4个模块组成。通过系统的应用，实现机房收费的自动化管理，方便管理人员对机房的全面管理。

主要特色：Socket编程技术；定义简单通信协议；锁定屏幕，当用户外出，系统不能关闭，防止他人的非法操作。使用该功能时，主窗体被隐藏起来，登录主窗体，要求输入用户密码。

工作进度：

1．3月19日—4月1日 开题报告，系统的需求分析。

2．4月02日—4月15日 管理端，刷卡端的设计与完成。

3．4月16日—4月29日 客户端，计费端的设计与完成。

4．4月30日—5月13日 完善系统、完成论文初稿，准备外文资料翻译等其他文档。

5．5月14日—5月20日 论文整理及审校。

六、参考文献：

[1]周绪，管丽娜, 白海波 编著.SQL Server 2000 中文版[M]. 北京：清华大学出版社，2001.5

[2]杭国英 主编. Visual Basic 程序设计[M]. 北京：北京机械工业出版社，2003.8

[3]岂兴明,矫津毅, 银华强编著.Visual Basic.NET 项目开发宝典[M].北京：电子工业出版社，2007.1

[4]陈语林 编著.Visual Basic.NET程序设计教程[M].北京:中国水利水电出版社,2005.9

[5] 郝佳波等主编. Visual Basic.NET实用教程[M].陕西：西安电子科技大学出版社，2006.1

[6] 潘英，陈君等译.Visual Basic.NET专业项目实例开发[M].北京：中国水利水电出版社，2003.1