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1 轧制过程计算机仿真概论1

1.1 仿真技术概述1

1.1.1 仿真分类与作用1

1.1.2 仿真算法和仿真软件3

1.2 轧制工艺特点5

1.3 轧制过程仿真概况8

1.3.1 轧制参数模型算法的性质9

1.3.2 连续轧制仿真计算的特殊性10

1.4 轧制仿真研究现状10

1.4.1 国外轧制数字仿真研究10

1.4.2 国内轧制数字仿真研究11

1.5 轧制过程仿真编程平台选择与实践13

参考文献16

2 MATLAB/Simulink工作平台18

2.1 MATLAB/Simulink简介18

2.2 Simulink功能简述19

2.3 Simulink的模块库21

2.3.1 Simulink公用模块库与用户模块库21

2.3.2 Simulink计算建模与子模块23

2.4 Simulink模块加锁25

参考文献25

3 Simulink轧制模块建立26

3.1 轧制数学模型与Simulink模块26

3.1.1 轧制变形区的基本定义26

3.1.2 中性角模型28

3.1.3 压扁弧长模型29

3.1.4 自动压下分配模型30

3.2 轧机弹跳方程与P-H图32

3.3 轧制力模型34

3.3.1 热轧轧制力模型34

3.3.2 变形抗力模型35

3.3.3 热轧应力状态系数模型39

3.4 轧制力矩计算39

3.5 热轧温度计算模型40

3.5.1 轧件在空气中的辐射温降40

3.5.2 对流散热41

3.5.3 轧件与轧辊接触的热传导41

3.5.4 变形温升42

3.6 宽展计算模型43

3.7 单机架Simulink轧制模块单元44

3.7.1 模块图形化轧机44

3.7.2 轧机主计算模块48

3.7.3 轧机图标组成轧制系统49

3.8 连轧系统模块化方块图51

3.8.1 7机架连轧模块仿真系统51

3.8.2 轧机各层子模块结构52

参考文献59

4 自动控制系统传递函数与方块图60

4.1 自动控制系统的基本组成和控制原理60

4.2 控制系统的传递函数61

4.3 方块图编程62

4.4 多闭环控制系统的方块图63

4.5 连轧过程的多闭环控制系统64

参考文献65

5 电机拖动系统与转速控制模型66

5.1 电机拖动系统动力学基础66

5.1.1 电机拖动系统运动方程66

5.1.2 电动系统的动态特性分析66

5.2 电机调速仿真模块69

参考文献71

6 液压位置自动控制（APC）72

6.1 液压压下自动位置控制72

6.1.1 轧机液压压下与液压伺服系统72

6.1.2 检测装置73

6.1.3 控制算法74

6.2 液压缸传递函数模型75

参考文献77

7 轧机动态特性模型的建立78

7.1 轧机机械系统垂直辊系动态模型分析78

7.1.1 轧机作用力划分78

7.1.2 轧机各部件振荡模型79

7.2 轧辊传动带来的垂直振动81

7.3 轧机垂直力系仿真的模型82

7.4 轧辊辊系水平动态特性模型84

参考文献85

8 厚度自动控制86

8.1 板带钢厚度的变化规律86

8.1.1 用测厚仪的反馈式厚度自动控制系统86

8.1.2 厚度计式厚度自动控制系统（压力增量AGC）88

8.2 厚度计式前馈厚度自动控制系统（FF-AGC）仿真91

8.3 AGC厚度控制补偿92

参考文献94

9 带钢板型自动控制理论95

9.1 比例凸度95

9.2 过钢辊型计算模型96

9.2.1 轧辊的挠曲凸度计算96

9.2.2 轧辊的弯辊挠曲计算97

9.2.3 轧辊的热凸度计算97

9.2.4 轧辊磨损凸度计算97

9.2.5 轧制压力使轧辊不均匀压扁变形98

9.2.6 轧辊的原始凸度计算98

9.3 CVC轧机的辊型调节99

9.3.1 弯辊装置对辊型的调节99

9.3.2 入口板凸度对辊缝的影响99

9.4 板型凸度计算的Simulink模块100

参考文献101

10 连轧张力和活套控制102

10.1 轧制过程中张力的作用及其计算102

10.1.1 前后张力和作用102

10.1.2 张力计算的理论模型103

10.2 活套支撑器105

10.2.1 活套支撑器动特性模型105

10.2.2 活套支撑器动作的Simulink模块化模型108

参考文献110

11 板带跑偏的张力模型111

11.1 带钢轧制自由跑偏基本模型111

11.2 连轧时轧件中心跑偏的张力作用113

11.3 张力限制镰刀弯跑偏的计算模型114

11.4 双侧牌坊Simulink模块图115

参考文献116

12 轧机传动系统的扭振117

12.1 轧机传动轴的剪切应力计算117

12.1.1 强度计算118

12.1.2 共振频率计算118

12.1.3 齿面间隙冲击计算119

12.1.4 传动轴扭转变形静力学计算［4］119

12.1.5 轧机系统转矩动平衡模型建立119

12.2 轧机传动系统的扭振状况121

12.3 轧机扭振系统分析124

12.4 间隙冲击放大模型分析125

12.5 轧机传动轴杆系统的仿真127

参考文献129

13 模块化连轧仿真应用130

13.1 单机架多种AGC仿真130

13.1.1 单机架轧机几种AGC比较130

13.1.2 单机座板型控制仿真134

13.1.3 多架单机座同步运行134

13.2 多机架带张力连续轧制仿真136

13.2.1 连轧工艺仿真要点136

13.2.2 连轧仿真运行141

13.2.3 连轧过程仿真验证143

13.2.4 连轧仿真过程的实际应用145

13.3 多机架双路张力仿真148

参考文献149

14 连轧仿真的动画交互式操作150

14.1 使用OPC服务器的数据传递方法150

14.2 MATLAB交互式图形用户界面简介151

14.3 建立连轧静态用户界面153

14.4 连轧仿真动画设计156

14.4.1 参数设定界面156

14.4.2 实时数据交互157

14.4.3 实时交互仿真界面操作157

参考文献160