基于MATLABSimulink的帶鋼卷取控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于MATLAB/Simulink的帶鋼卷取控制系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué) 院 機械工程學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 年級班別 10級機制三班 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2014 年 5 月 20 日目 錄1緒論11.1概述1 1.2帶鋼卷取機研究現(xiàn)狀及水平11.3帶鋼卷取存在的問題2 1.4本課題的研究任務(wù)22卷取機跑偏控制系統(tǒng)的設(shè)計及工作原理22.1.1帶鋼跑偏的原因3 2.1.2減少帶材跑偏的措施4 2.2卷取機跑偏控制系統(tǒng)設(shè)計4 2.3帶鋼卷取跑偏控制系統(tǒng)元件的選取5 2.3.1液壓執(zhí)行元件主要規(guī)格尺寸和

2、伺服閥空載流量的確定5 2.3.2參考同類系統(tǒng)的實測數(shù)據(jù)確定的系統(tǒng)性能6 2.3.3選取供油壓力62.4液壓缸的分析計算72.4.1液壓缸的分析72.4.2伺服液壓缸有效面積的計算82.4.3缸筒壁厚的計算和外徑計算82.4.4缸筒材料82.5泵92.5.1泵及配套電機的選取102.5.2電動機的選取112.5.3聯(lián)軸器的選取112.6各種閥的選取122.6.1 溢流閥的選擇132.6.2 單向閥的選取132.6.3 電磁換向閥的選用142.6.4電液伺服閥的分析、選型142.6.5 球形截止閥152.7 濾油器的選擇152.7.1 吸油濾油器162.7.2 回油過濾器172.7.3工作點處系

3、統(tǒng)濾油器172.8 蓄能器的選擇172.9控制系統(tǒng)的電路183控制系統(tǒng)性能分析193.1控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型193.1.1光電檢測器和電流放大器203.1.2.電液伺服閥223.1.3液壓缸-負(fù)載233.1.4系統(tǒng)速度放大系數(shù)的確定24 3.2 基于MATLAB/Simulink對控制系統(tǒng)的性能分析 263.2.1 MATLAB/Simulink概述263.2.2 Simulink運行和建立系統(tǒng)模型263.2.3控制系統(tǒng)的性能分析273.2.3.1 驅(qū)動力273.2.3.2跟蹤速度273.2.3.3穩(wěn)定性283.2.3.5穩(wěn)態(tài)精度303.3.系統(tǒng)的改進措施324.總結(jié)33參考文獻34致謝36 摘要

4、 本設(shè)計為卷取機跑偏控制系統(tǒng)的設(shè)計。按照給定的每一部分的控制要求，借鑒已有的設(shè)計方案，針對實際生產(chǎn)工作中的問題繪出卷取機跑偏控制系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖，以及其集成塊、油箱等設(shè)計圖紙。同時對液壓傳動理論、液壓元輔件的選擇與設(shè)計進行了較為深入的學(xué)習(xí)。本設(shè)計的說明書還闡述了卷取機跑偏控制電液控制裝置與氣液、機液裝置的比較。論述了卷取機跑偏控制的研制重點和難點、關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)點，詳細(xì)介紹了其設(shè)計過程，對設(shè)計過程所出現(xiàn)的問題以及幾次修改設(shè)計的原因進行了綜合分析。 關(guān)鍵詞:跑偏 電液伺服 集成塊 液壓元輔件Abstractabstract: This paper is a design on hydraulic

5、 serve system of coiling machine. According to every parts requirement and the problem of hydraulic and press system of hydraulic serve system in practice, using the existent system design designed a hydraulic serve system of coiling machine. I draw the picture of press and hydraulic system of coili

6、ng machine, synchronous cylinder and so on. In the meantime, a thorough research is done about the theory of hydraulic drive system, design and selection of hydraulic components and accessories. There is also has the comparability about electronic-hydraulic mechanical-hydraulic and pneumatic-hydraul

7、ic. The structure principles and design features of hydraulic serve system of coiling machine systematically expounded. The experiment on design is introduced in great detail. Exposed problems in the design and the cause of amending design several times are analyzed synthetically.Keywords:electronic

8、-hydraulic servo, integrated block, hydraulic components and accessories 1緒論1.1概述隨著軋鋼生產(chǎn)向自動化、連續(xù)化、高速化方向的發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)已成為現(xiàn)代軋鋼設(shè)備的重要組成部分，在張力控制、位置控制和速度控制上都可以看到它們的應(yīng)用。這里介紹生產(chǎn)中用到的一類帶鋼卷取跑偏電液伺服控制系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)是指將電氣（含電子系統(tǒng)）和液壓兩種傳動方式結(jié)合起來組成的控制系統(tǒng)。在電液伺服控制系統(tǒng)中，用電氣和 電子元件（有時需要與計算機接口）實現(xiàn)信號的檢測、傳遞和處理，用液壓傳動來驅(qū)動負(fù)載。這樣可以充分利用電氣系統(tǒng)的方便性、智能性以及

9、液壓系統(tǒng)響應(yīng)速度快、負(fù)載剛度大的特點，使整個系統(tǒng)更具適應(yīng)性。電液伺服系統(tǒng)是綜合性能很好的控制系統(tǒng)。1.2帶鋼卷取機研究現(xiàn)狀及水平在國外，能夠進行機電液和自動化整體設(shè)計制造能力的公司很多。其中水平較高的公司有德國的SMSDEMAG公司、日本的石川島播磨(IHI)公司和三菱(MHI)重工業(yè)公司。還有一些公司，例如奧鋼聯(lián)、美國的TIPPINS等，則處于二流水平。從總體水平上看，德國和日本的幾家公司的卷取機的夾送輥，一次上機壽命一般是22.5個月，卷取鋼卷數(shù)約2000025000卷，卷取重量為6075萬噸。卷筒的壽命，一次上機使用能達到卷取100萬噸鋼卷的能力。目前世界上最先進的卷取機還有:美國伊利諾

10、斯州阿克梅金屬公司理費代爾廠新投資的卷取設(shè)備，印度德羅伊斯帕特公司，意大利AST公司特爾尼廠和朝鮮韓寶公司等。這幾家工廠新投入使用的卷取設(shè)備基本一致，在帶鋼出了末架精軋機之后，經(jīng)輸出輥的層流冷卻系統(tǒng)，冷卻到要求的卷取溫度后，通過三個帶有液壓傳動壓緊輥(即助卷輥)的地下卷取機卷取，三個助卷輥采用分級控制即自動壓緊、松開。設(shè)備中增加了導(dǎo)板、導(dǎo)輥液壓缸來完善卷取裝置，側(cè)導(dǎo)板以較小的力間接地接觸帶鋼邊部，通過兩個液壓缸調(diào)整拉輥間隙。由國內(nèi)自己制造的軋機，其水平遠低于上述指標(biāo)，主要表現(xiàn)在軋制速度上不去，其中主要原因之一就是張力精度不滿足要求，為此，如何提高冷軋卷取機張力系統(tǒng)的控制精度是有待解決的問題。1

11、.3帶鋼卷取存在的問題軋制過程中較大的張力可以使軋制過程穩(wěn)定，實現(xiàn)高速軋制，實現(xiàn)良好的板形，但是張力過大容易造成斷帶，帶卷變形，退火粘結(jié)，因此要在軋制過程中調(diào)節(jié)好帶鋼所受張力，而張力的調(diào)節(jié)主要就是通過調(diào)節(jié)軋機兩側(cè)的卷取機電機的轉(zhuǎn)速和電樞電流來實現(xiàn)。帶鋼在運送輥子上行走，只要帶鋼和輥子表面有接觸，并在一定的摩擦阻力界限之內(nèi)，那么在帶鋼上的各點，就會和輥子的中心線成直角行走，帶鋼的張力是平均分布的。即當(dāng)帶鋼靠上輥子時，帶鋼就會垂直于輥子的中心線行走。如果運送輥子之間是相互平行的，帶鋼與輥子之間接觸在摩擦阻力界限之內(nèi)，帶鋼平直，斷面厚薄均勻，則作用在帶鋼上的張力分布均勻，這樣，帶鋼在輥子上行走就不會

12、“跑偏”，只能保持在運行的軌道中心，無側(cè)向位移。1.4本課題的研究任務(wù)(1)對帶鋼卷取機控制裝置進行簡要概述，分析卷取機跑偏控制系統(tǒng)存在的不足，找出導(dǎo)致其缺點的原因所在，提出改進的措施并制定出控制方案;(2)確定液壓動力元件的參數(shù)，在綜合考慮帶鋼跑偏系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)主要元件進行設(shè)計選型并建立數(shù)學(xué)模型，分析其控制性能;(3)設(shè)計帶鋼卷取機跑偏電液伺服系統(tǒng)，用Matlab軟件進行分析，提出改進措施。2卷取機跑偏控制系統(tǒng)的組成及工作原理2.1卷取機跑偏控制系統(tǒng)的設(shè)計2.1.1帶鋼跑偏的原因 帶鋼在運送輥子上行走，只要帶鋼和輥子表面有接觸，并在一定的摩擦阻力界限之內(nèi)，那么在帶鋼上的各點，就會和輥子的

13、中心線成直角行走，帶鋼的張力是平均分布的。即當(dāng)帶鋼靠上輥子時，帶鋼就會垂直于輥子的中心線行走。如果運送輥子之間是相互平行，帶鋼與輥子之間接觸在摩擦阻力界限之內(nèi)，帶鋼平直，斷面厚薄均勻，則作用在帶鋼上的張力分布均勻，這樣，帶鋼在輥子上行走就不會“跑偏”。只能保持在運行的軌道中心，無側(cè)向位移。但由于以下幾點原因，實際上在帶鋼運送中還是會發(fā)生“跑偏”。（1）帶鋼斷面不均勻的影響。如果帶鋼斷面不均勻，帶鋼兩邊厚薄不一，帶鋼本身就成了鐮刀彎形狀，而帶有鐮刀彎的帶鋼上的各點，也趨向于與輥子中心線成直角，引起了跑偏。這種鐮刀彎形狀帶鋼在平行運送輥子上引起的帶鋼的跑偏，其跑偏量與鐮刀彎的程度，帶鋼張力的大小和

14、兩個運送輥子之間的間距大小有關(guān)。（2）輥子幾何形狀的影響。輥子在加工中有可能呈錐形，或者圓柱形輥，在長期運行中由于單邊磨損大，而呈錐形。由于錐形輥子使帶鋼張力分布不均勻，使帶鋼總是向輥子粗的一端跑偏。錐度小，帶鋼張力分布不均勻程度小；錐度大，帶鋼張力分布不均勻度大，帶鋼邊緣跑偏越大。所以錐度的大小影響了跑偏的速度。（3）運送輥子軸向不平行的影響。如果帶鋼在兩個互不平行的運送輥上運行，但帶鋼總是有要與輥子成直角趨勢，就產(chǎn)生了跑偏。（4）輥面質(zhì)量的影響。傳送帶材的輥子表面的質(zhì)量也影響帶材的跑偏，輥子表面的粗糙程度不一，帶有螺紋形的橡膠輥，或者鍍層的輥子，都同樣會使帶鋼邊緣跑偏。（5）兩端壓力不均的

15、橡膠夾送輥。如果帶鋼在兩根互相受壓不均的橡膠輥之間夾送時，則會產(chǎn)生于錐形輥子上相似的效應(yīng)，帶鋼傾向于向壓力較小、夾送輥開口大的一端偏移。（6）來料鋼卷的影響。來料鋼卷邊緣參差不齊，或成塔形，都對帶鋼運行是一擾動，使帶鋼邊緣跑偏。（7）帶鋼張力波動的影響。帶鋼張力波動，特別是由于帶鋼張力系統(tǒng)沒有調(diào)整好，引起帶鋼張力的強烈波動，也造成帶鋼在行走中的跑偏。（8）帶鋼運送中的氣流和液流的影響。運行中的帶鋼受側(cè)向氣流或液流的影響，同樣會發(fā)生跑偏。（9）塔式或臥式活套中的運動輥導(dǎo)向精度的影響。各種活套中，運動輥的導(dǎo)向精度也直接影響著帶鋼的跑偏。如臥式活套中，活套小車運動軌道的誤差，鋼軌的松動，活套支承門架

16、的安裝誤差，傳送和換向輥的磨損等，都要造成帶鋼的跑偏。由上可見，帶鋼邊緣跑偏的影響因素眾多，跑偏是不可避免的。帶鋼邊緣跑偏不僅使帶卷邊緣無法卷齊，而且會使帶鋼邊緣碰撞、折邊，拉壞設(shè)備并造成嚴(yán)重的斷帶停產(chǎn)事故。因此，在帶鋼軋制、酸洗、退火、鍍錫、鍍鋅等機組中，多在鋼帶比較長，輥系多的地方設(shè)立對中裝置。而在卷取機前面，為了減少卷取機入口的帶鋼邊緣跑偏，提高鋼卷的邊緣精度，在卷取機前也安裝了對中裝置。卷取機本身采用浮動糾偏機構(gòu)來實現(xiàn)帶鋼邊緣位置跟蹤控制。2.1.2減少帶材跑偏的措施保證輥子圓柱表面制造精度及機組安裝精度。這是防止跑偏的辦法之一,但不是唯一的辦法。也并不能從根本上解決跑偏問題。增大張力

17、，這樣可以減少帶材跑偏,但不能完全消除,由于張力增大,使設(shè)備重量增大,投資也相應(yīng)增大。若張力超過彈性極限時,會引起帶材邊部波浪形斜紋或皺紋,張力很大時,還可以拉斷帶鋼。放寬輥子輥面寬度,這樣可以達到粗定心,但這個辦法是消極的,很不經(jīng)濟的。在某些情況是不適應(yīng)的。降低機組速度,可減少跑偏。如美國某廠設(shè)計速度為1000m/min的連續(xù)退火機組。來達到設(shè)計要求,當(dāng)速度超過3500m/min時,帶材出現(xiàn)過大的橫向偏移(跑偏),出現(xiàn)帶鋼與退火爐磚墻相碰,影響正常生產(chǎn)。后來只好降低機組速度,才能維持正常生產(chǎn)。上述措施,由于經(jīng)濟效果差,不是十分理想的辦法。因此,實際上是不經(jīng)常單獨采用的,目前常采用下述方法來控

18、制跑偏：(1)采用定心輥及定心輥組使帶材自動定心,起糾正跑偏和防止跑偏的作用。(2)采用帶自動控制系統(tǒng)的擺動輥。(3)采用帶自動控制系統(tǒng)的浮動開卷機。(4)采用帶自動控制系統(tǒng)的浮動卷取機。(5)采用其他定心裝置。常用的校正措施有：(1)機械式：如加導(dǎo)向輥，能自動定心的雙錐輥等；(2)電動式：用光電檢測元件，檢測跑偏信號控制直流電機進行糾偏，可使作業(yè)線速度達2m/s；(3)液動式：用檢測元件檢測跑偏信號控制液壓缸，可大大提高控制速度，從而大大提高機組速度與卷齊質(zhì)量按照不同機組,選用上述不同控制跑偏方法。2.2 卷取機跑偏控制系統(tǒng)設(shè)計圖2.1 帶鋼開卷機跑偏控制設(shè)計及液壓系統(tǒng)圖圖2.1為帶鋼卷取機

19、跑偏控制裝置原理及液壓系統(tǒng)圖，由與卷簡剛性連接的光電檢測器檢測帶鋼的橫向跑偏量，偏差信號經(jīng)放大器輸入至伺服閥，由伺服閥控制液壓缸驅(qū)動卷筒，使卷筒向跑偏方向跟蹤。當(dāng)跟蹤位移相等時，偏差信號為零，卷筒處于新的平衡位置，使卷筒上的鋼帶邊緣實現(xiàn)自動卷齊。該系統(tǒng)能充分發(fā)揮電子和液壓兩方面的優(yōu)勢。通過電路實現(xiàn)系統(tǒng)的校正、補償和測試很方便，因而便于改善和提高系統(tǒng)的性能。卷取機的卷筒1將帶鋼2收卷連續(xù)運動的帶材，帶鋼在收卷時產(chǎn)生隨機跑偏量x。卷取機及其傳動裝置安裝在平臺3上，在主液壓缸4的驅(qū)動下平臺3沿導(dǎo)軌5在卷筒軸線方向產(chǎn)生的軸向位移為xp，跑偏量x在跑偏傳感器6感受后產(chǎn)生相應(yīng)的電信號輸入液壓控制系統(tǒng)使卷筒

20、產(chǎn)生相同的位移即糾偏量xp，使xp跟蹤x，以保證卷取的帶材平齊。主液壓缸4和跑偏傳感器液壓缸7都是由電液壓伺服閥8進行控制。液控單向閥組9，10及換向閥11組成轉(zhuǎn)換油路，12位油源。系統(tǒng)投入工作前先使跑偏傳感器液壓缸7與電液伺服閥8相通，使跑偏傳感器自動調(diào)零，然后轉(zhuǎn)換油路是主液壓缸與電液伺服閥8相通，系統(tǒng)投入正常工作。帶材跑偏控制的伺服系統(tǒng)設(shè)計可以采用電液伺服系統(tǒng)，氣液伺服系統(tǒng)和機液伺服系統(tǒng)。機液伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，維護方便，抗污染能力強。但是動態(tài)響應(yīng)不高，頻寬范圍窄。而氣液伺服系統(tǒng)簡單可靠，不怕干擾，但信號傳遞速度慢，且氣動檢測噴嘴開口較小，通常3060mm，檢測器務(wù)必由支架伸出，

21、裝于距卷取機較遠處。電液伺服系統(tǒng)的優(yōu)點是：信號傳遞快，反饋校正方便，光電檢測器開口(發(fā)射器與接收器間距)可達一米，故可裝于卷取機旁。但系統(tǒng)復(fù)雜，易受干擾，須專人維護。輔助液壓缸有兩個作用：第一個作用是在卷完一卷要切斷帶鋼前將光電檢測器從檢測位置退出，而在卷曲下一卷前又能使檢測器自動復(fù)位對準(zhǔn)帶邊。這樣可以避免在換卷過程中損壞光電檢測器；第二個作用是在卷曲不同寬度的帶鋼時調(diào)節(jié)光電檢測器的位置。液控單向閥組可使伺服液壓缸和輔助液壓缸有較高的位置精度。2.3帶鋼卷取跑偏控制系統(tǒng)元件的選取2.3.1液壓執(zhí)行元件的選取本系統(tǒng)的負(fù)載力由摩擦力和慣性力組成。系統(tǒng)無彈性負(fù)載和外作用負(fù)載，是一個慣性負(fù)載位置系統(tǒng)。

22、根據(jù)主要設(shè)計參數(shù)計算系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如下：負(fù)載力F：(負(fù)載力由慣性力和摩擦力組成。)由最大鋼卷重量：=15000kg，卷取機移動部分質(zhì)量：=20000kg；可得負(fù)載質(zhì)量：=負(fù)載重力：G=M*g=350009.8=N卷取跑偏誤差e12）mm移動距離L=150 mm最大摩擦力=17 500 N2.3.2參考同類系統(tǒng)的實測數(shù)據(jù)確定的系統(tǒng)性能系統(tǒng)頻帶寬度f20 rad/s最大工作速度=0.022 m/s最大加速度=0.47 m/其中慣性力按最大加速度考慮 =M* =350000.47=16450N （3.1）假定系統(tǒng)在最惡劣的負(fù)載條件(摩擦力和速度都最大)下工作，則總負(fù)載力為F= =16450+17500

23、=33950N （3.2）綜合考慮，系統(tǒng)的液壓原理圖可具體表示如下圖：圖2.2 液壓原理圖系統(tǒng)中各元件的型號將在以下的章中涉及計算選擇。2.3.3選取供油壓力由于負(fù)載數(shù)值不大，卷取機為一般工業(yè)的地面設(shè)備，是低壓系統(tǒng)，故取較低的供油壓力。較低的供油壓力，可以降低成本，減小泄露、減小能量損失和溫升，同時可以延長使用壽命，易于維護。2.4液壓缸的分析計算2.4.1液壓缸的分析 (1)液壓缸流量連續(xù)性方程 （3.3）式中， 液壓缸有效工作面積； 液壓缸總泄露系數(shù)； 活塞位移； 總壓縮容積； 有效體積彈性模量。(2)液壓缸的輸出力與負(fù)載力的平衡方程 （3.4）式中， 液壓缸有效工作面積； 活塞及負(fù)載折算

24、到活塞上的總質(zhì)量； 活塞及負(fù)載的粘性阻尼系數(shù)； 負(fù)載彈簧剛度； 作用在活塞上的任意外負(fù)載力。2.4.2伺服液壓缸有效面積的計算選擇負(fù)載壓力=2/3p。能源壓力=392MPa，最大加速度：=0.47m/s，則有：= （3.5）本系統(tǒng)選用雙桿活塞缸。它的進出油口布置在缸筒兩端，兩活塞桿的直徑是相等的，因此，當(dāng)工作壓力和輸入流量不變時，兩個方向上輸出的推力和速度是相等的。由公式(3.5)知：=0.013現(xiàn)確定液壓缸缸直徑及活塞桿直徑。因=，取=0.5帶入上式得D=0.15m按GB/T2348-19935液壓缸缸內(nèi)徑和活塞桿直徑系列圓整為D=0.16= 160mm，d=0.063=63mm，校核有效面

25、積得：=0.01698 （3.6）取=0.01698，由于設(shè)計時己留有很大余量，所以滿足要求。2.4.3缸筒壁厚的計算和外徑計算式中， 液壓缸缸筒壁厚； 試驗壓力（Mpa）,工作壓力p16Mpa時，；D 液壓缸內(nèi)徑（m） 缸體材料的許用應(yīng)力 （Mpa） 得：根據(jù)冶金液壓缸外徑系列可取得D1=160mm.選HSGL-125/63E-3801型液壓缸。2.4.4缸筒材料因需要焊接故選用35#鍛件。2.5泵液壓泵是系統(tǒng)中的動力元件，其作用是將原動力的機械能轉(zhuǎn)換成工作油液的壓力能。它的基本參數(shù)包括壓力、流量、轉(zhuǎn)速、功率和效率等。在進行動態(tài)分析時，主要研究泵的輸出壓力、輸出流量隨時間的變化規(guī)律及壓力變化

26、與流量變化之間的關(guān)系。如果忽略泵的固有流量脈動的影響，對于定量泵來說，它的動態(tài)特性主要取決于泵的內(nèi)、外泄露及壓油腔油液的可伸縮性。對于變量泵來說，除了上述兩種因素外，動態(tài)特性在很大程度上取決于輸出變量機構(gòu)的調(diào)節(jié)特性。選取泵及電機規(guī)格的選擇直接關(guān)系到動力源的利用率，因此選泵及電機應(yīng)選擇最合適最節(jié)能的。下面看一下動力源的節(jié)能問題。實現(xiàn)流量適應(yīng)控制必須采用變量泵。按實現(xiàn)變量的控制方式劃分，有三種基本形式：壓力反饋式變量泵流量感控制變量泵恒壓變量泵所謂恒壓變量泵就是指特性很硬，當(dāng)輸出流量在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，其出口壓力能做到幾乎不變。這種變量泵能獲得壓力變動限制在0.1Mpa以內(nèi)的良好恒壓特性。泵出口壓

27、力能始終保持調(diào)定的壓力值，響應(yīng)快，幾個執(zhí)行元件可以同時動作。綜上所述，泵的選擇可用恒壓變量泵，其特點是流量損失小，響應(yīng)快，并能保持壓力變動在小限度內(nèi)，這很適合伺服系統(tǒng)的需要。2.5.1泵及配套電機的選取(1)確定泵的工作壓力-執(zhí)行元件最大工作壓力-液壓泵出口到執(zhí)行元件入口間損失(2)確定液壓泵的流量 其中K的范圍為K=1.11.3根據(jù)經(jīng)驗值取K=1.2所以=1.217.58=21.096L/min根據(jù)以上的參數(shù)選取的限壓葉片泵為YBX-A16D-DB-20。其中泵的主要參數(shù)如下：流量 (=1500r/min)24L/min驅(qū)動功率4.9kw2.5.2電動機的選取根據(jù)泵的驅(qū)動功率和轉(zhuǎn)速選的電動機

28、為：Y132S-4其電動機的主要參數(shù)為：額定功率(kw):5.6 kw轉(zhuǎn)速：1440r/min電流：11.6A效率：85.5%功率因子：0.842.5.3聯(lián)軸器的選取 選取的聯(lián)軸器為TL6聯(lián)軸器。2.6各種閥的選取2.6.1 溢流閥的選擇 在液壓系統(tǒng)中，用來控制流體壓力的閥統(tǒng)稱為壓力控制閥，簡稱壓力閥。在液壓系統(tǒng)中，溢流閥可作定壓閥，用以維持系統(tǒng)壓力恒定，實現(xiàn)遠程調(diào)壓或多級調(diào)壓；做安全閥，防止液壓系統(tǒng)過載；做制動閥，對執(zhí)行機構(gòu)進行緩沖、制動；做背壓閥，給系統(tǒng)加載或提供背壓；它還可與電磁閥組成電磁溢流閥，控制系統(tǒng)卸荷。溢流閥可分為：直動式、先導(dǎo)式。直動式穩(wěn)態(tài)力平衡方程為： (3.7)式中， 進口

29、壓力（Pa）； 閥芯有效承壓面積（）； 彈簧剛度（N/m）； 彈簧預(yù)壓縮量（m）； 閥開口量（m）可以看出，只要保證xx0時，可使，這就表明，當(dāng)溢流量變化時，直動式溢流閥的進口壓力是近于恒定的。先導(dǎo)式穩(wěn)態(tài)力平衡方程是: (3.8)式中： AcA xcxc0本系統(tǒng)中溢流閥作為安全閥用，故選取DBDS10G10/10型直動式溢流閥。2.6.2 單向閥的選取 a. 單向閥的選擇分類，按進出口流道的布置方式可分為直通式和直角式兩種，按閥芯的結(jié)構(gòu)形式可分為鋼球式和錐閥式?！癝10A10”型單向閥，上海立新制造，工程直徑10mm，管式連接，最低開啟壓力0.05Mpa。本系統(tǒng)中單向閥安裝于泵的出口，防止系統(tǒng)

30、油倒流。b. 液控單向閥液控單向閥是只允許液流向一個方向流動，反向開啟則必須通過液壓控制來實現(xiàn)的單向閥。它可以用作二通開關(guān)閥，也可以用作保壓閥，用兩個液控單向閥開可以組成液壓鎖。選SL10GB130型液控單向閥。2.6.3 電磁換向閥的選用 電磁閥有滑閥和球閥兩種結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)中電磁換向閥“4WE6J6/EW220-50Z4”三位四通。2.6.4電液伺服閥的分析、選型選擇電液伺服閥時考慮以下因素：（1）供油壓力 所選伺服閥的供油壓力不得低于系統(tǒng)的供油壓力。（2）額定流量 選擇伺服閥是要使閥的額定流量留有一定的余量。（3）固有頻率 伺服閥的90度相移頻寬至少應(yīng)為系統(tǒng)頻寬的三倍。選定伺服閥后，再選定

31、與之配套供貨的伺服放大器。(1)電液伺服閥的靜態(tài)特性滑閥的靜態(tài)特性即壓力一流量特性，經(jīng)推導(dǎo)與簡化后得到四邊滑閥的壓力一流量特性方程=(31) （3.9）式中，=W/；為負(fù)載流量；為負(fù)載壓力；為供油壓力； 為閥芯的位移；為流量系數(shù)；為液體密度；W為面積梯度。(2)電液伺服閥的傳遞函數(shù)簡化后的二階近似傳遞函= （3.10）式中， 伺服閥的流量增益； 伺服閥固有頻率； 伺服閥阻尼比； 伺服閥空載流量；I 伺服閥輸入電流。將=K帶人，又由I=整理得， （3.11）該式即為電液伺服閥輸入電壓與閥芯位移之間的關(guān)系方程。根據(jù)負(fù)載匹配條件伺服閥的工作壓力為: =6 Mpa伺服閥的供油壓力為: =9 Mpa伺服

32、閥的負(fù)載流量為: 伺服閥的空載流量為: 選取4WS2EM10-5X/30B11ET315K31EV（最后由頻率檢測得）。頻率的選擇：由系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可知，跑偏控制系統(tǒng)為“I”型系統(tǒng)對階躍輸入，不存在穩(wěn)定位置誤差，而系統(tǒng)對于幅度為Vg=Vn(糾偏速度)的等速輸入是將產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)速度誤差為 （3.12）另外，伺服閥的死區(qū)電流和零漂電流也將產(chǎn)生系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)位置誤差，如果設(shè)定總的死區(qū)電流和零漂電流為可得死區(qū)和零漂引起的位置誤差大約為0.05mm。則系統(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)位置誤差為0.85mm，系統(tǒng)滿足的卷取精度要求。2.6.5 球形截止閥 球形截止閥用來手動控制油路的通斷，本系統(tǒng)采用了板式連接，用于蓄能器前。2.

33、7 濾油器的選擇過濾是目前應(yīng)用最廣泛的油液凈化方法，其主要機制可歸納為阻截和吸附作用。2.7.1 吸油濾油器 吸油濾油器的壓差受液壓泵吸油特性的限制使用中最大壓差一般不大于0.02Mpa。壓差過大，容易造成液壓泵吸空而導(dǎo)致氣蝕損壞。因而吸油濾油器一般采用100180m低精度濾芯。本系統(tǒng)采用“TF-40100”。2.7.2 回油過濾器 回油濾油器承受的壓力為回油路的背壓，一般不超過1Mpa，因而結(jié)構(gòu)尺寸可適當(dāng)?shù)募哟?，以提高納垢量。回油濾油器可采用高精度濾芯，最大允許壓差一般為0.35Mpa。本系統(tǒng)采用“RFB-405”。2.7.3工作點處系統(tǒng)濾油器 在壓油管路上可以安裝各種形式的經(jīng)過濾器，用于保

34、護出液壓泵以外的其它液壓元件，如電液伺服閥。過濾精度一般為320 工作濾芯的最大壓差一般為0.35-0.5Mpa，且過濾器要有一定的強度。故?。核欧y前過濾器：ZU-H4020S。2.8蓄能器的選擇本系統(tǒng)中蓄能器的用途是，吸收沖擊。吸收液壓沖擊的蓄能器容積的計算與管路的布置、油液狀態(tài)、阻尼情況及泄漏大小有關(guān)，準(zhǔn)確計算比較困難，實際應(yīng)用常采用以下經(jīng)驗公式： (3-3)式中： 管道流體總質(zhì)量； 流體速度； 充氣壓力，按工作壓力的的90%充氣； 系統(tǒng)允許最大充氣壓力。其中 所以=1.35L選取NXQ1-1.6/20-L。2.9控制系統(tǒng)的電路 控制系統(tǒng)電路簡圖如圖2.3所示。由于該系統(tǒng)的輸出量是位移，

35、輸出量和輸入量之間按負(fù)反饋設(shè)計連接，因此這是一個位置伺服系統(tǒng)，輸出量可以連續(xù)跟蹤輸入量的變化，具體過程表現(xiàn)為：帶鋼正常運行時，光電二級管接收一半的光照，其電阻為。調(diào)整電橋電阻和，使，電橋平衡無輸出。當(dāng)帶鋼跑偏時，帶邊偏離檢測器中線，電阻隨光照變化而變化，使電橋失去平衡，從而形成調(diào)節(jié)偏差信號。此信號經(jīng)電流放大器放大后，在伺服閥差動連接的線圈上產(chǎn)生差動電流i，伺服閥則輸出正比于此差動電流的油液流量，使液壓缸拖動卷取機的卷筒向跑偏的方向跟蹤，從而實現(xiàn)帶鋼自動卷齊。由于光電檢測器安裝在卷取機移動部件上隨同跟蹤實現(xiàn)直接位置反饋，很快就使檢測器中線又對準(zhǔn)帶邊，于是在新的平衡狀態(tài)下卷取，完成了一次糾偏過程。

36、圖2.3 控制系統(tǒng)電路簡圖除此之外，控制系統(tǒng)還要有足夠的穩(wěn)定裕量。帶鋼卷曲電液伺服系統(tǒng)職能方框圖如圖2.4所示。圖2.4 控制系統(tǒng)框圖帶鋼的跑偏位移是系統(tǒng)的輸入量，卷曲機（或卷筒）的跟蹤位移是系統(tǒng)的輸出量。輸入量與輸出量的差值經(jīng)光電檢測器檢測后由電流放大器放大，放大后的功率信號驅(qū)動電液伺服閥動作，進而控制伺服液壓缸驅(qū)動卷曲機（或卷筒）的移動。3控制系統(tǒng)性能分析系統(tǒng)分析是系統(tǒng)理論的重要組成部分，是完善系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。常用的分析方法通常是理論與實驗相結(jié)合的方法。分析的內(nèi)容是對現(xiàn)有系統(tǒng)的性能指標(biāo)進行定量評估，目的是指出問題所在并提出系統(tǒng)改進的方向。圖3.3所示系統(tǒng)是典型的可建模系統(tǒng)，首先建立該系統(tǒng)的

37、數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上對其進行性能分析。在上一節(jié)根據(jù)要求設(shè)計了系統(tǒng)的主體部分,本節(jié)將對設(shè)計的系統(tǒng)進行建模并對其進行品質(zhì)分析。3.1控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型3.1.1光電檢測器和電流放大器光電檢測器為反射式，其光路簡圖如圖3.1所示。光源由穩(wěn)壓電源供電，光強穩(wěn)定。由透鏡組將點光源變成平行光是為了增大掃描面積并減少側(cè)光干擾。檢測器的開口，即發(fā)射部分與反射器之間距離S = 0.55m，檢測橫向跑偏范圍 x =(68) mm。光路調(diào)整好以后，檢測器增益 為 (4.1)式中： 帶鋼跑偏量（m）, ； 檢測器輸出電壓（V）。 圖3.1光電檢測器電路圖考慮到電液伺服閥線圈電感的影響，電流放大器通常引入深度電流負(fù)反饋，

38、從而使放大器有較高的輸出電阻，減小線圈電路的時間常數(shù)，使放大器具有恒流源性質(zhì)。電流放大器的增益為 (4.2)式中：i 電流放大器輸出的電流(A)。 因此，光電控制器（包括光電檢測器和電流放大器）的增益 (4.3)光路和電路調(diào)整好以后，光電控制器的增益可由標(biāo)定實驗求出。圖3.2是光電控制器的實測特性，其最大增益，現(xiàn)場通常采用的增益為。由于光電檢測器與電流放大器的時間常數(shù)都很小，可看作比例環(huán)節(jié)，因此光電控制器的傳遞函數(shù)為 （4.4）圖3.2 光電控制器特性3.1.2.電液伺服閥力反饋兩級電液伺服閥的傳遞函數(shù)可以表示為： （4.5）但是在大多數(shù)電液伺服系統(tǒng)中,伺服閥的動態(tài)響應(yīng)往往高于動力元件的動態(tài)響

39、應(yīng)。為了簡化系統(tǒng)的動態(tài)特性分析與設(shè)計,也就是簡化傳遞函數(shù),一般可用二階振蕩環(huán)節(jié)表示。最終可將伺服閥的傳遞函數(shù)簡化為： （4.6）式中參數(shù)：伺服閥固有頻率；伺服閥阻尼比；由樣本查得 =157rad/s=0.7其中:伺服閥的動態(tài)參數(shù)可按樣本取值，選擇1.96Mpa伺服閥，該伺服閥的流量為25L/m,取伺服閥額定電流為300mA,供油壓力為3.92Mpa時的空載流量為=35.36L/min。得伺服閥的空載平均流量增益=0.00196/(sA) （4.7）閥的流量一壓力系數(shù)：/(sA) （4.8）最終計算得: （4.9）3.1.3液壓缸-負(fù)載指令輸入的傳遞函數(shù)為 （4.10）負(fù)載干擾的傳遞函數(shù) ： （

40、4.11）以上兩式經(jīng)過變換可轉(zhuǎn)換為 ： （4.12）考慮到液壓缸還需保留一定的空行程,并要考慮連接管道的容積,取=LA1.14=0.150.0131.14=0.， （4.13）取液壓油的等效彈性模量展=6.9s，則動力機構(gòu)固有頻率為=77.4rad/s （4.14）根據(jù)經(jīng)驗，選擇液壓阻尼比為.3.1.4系統(tǒng)速度放大系數(shù)的確定取比值4，得=19.4rad/s考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、系統(tǒng)的頻帶寬度要求及標(biāo)準(zhǔn)伺服缸問題，根據(jù)工作需要，該裝置的負(fù)載壓力只要滿足拖動力即可。負(fù)載壓力不需太大，可把負(fù)載壓力取得更小些，?。?22rad/s，=0.0168(標(biāo)準(zhǔn)伺服閥)，=88rad/s，=157rad/s最后

41、得 （4.15） （4.16）光電傳感器及伺服放大器可看成比例環(huán)節(jié),其傳遞函數(shù)為=188.6A/m （4.17）根據(jù)原理框圖及以上推出的液壓元件的傳遞函數(shù)可得整個系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型如圖3.3所示:圖3.3帶鋼卷取機跑偏電液伺服控制系統(tǒng)方塊圖系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)= （4.18）3.2.基于MATLAB/Simulink對控制系統(tǒng)的性能分析3.2.1 MATLAB/Simulink概述 MATLAB是一個高級的數(shù)學(xué)分析與運算軟件，可以用作動態(tài)系統(tǒng)的建模與仿真。軟件主要由主包、Simulink和工具箱三大部分組成。本文主要應(yīng)用的是Simulink,作為MATLAB的重要組成部分，Simu

42、link具有相對獨立的功能和使用方法，主要是用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析。它支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、連續(xù)和離散混合系統(tǒng)，而且可以支持具有多種多樣速率的采樣系統(tǒng)。該軟件包為用戶提供了用控制方框圖進行建模的圖形接口，對控制系統(tǒng)的仿真更為直觀，便利和靈活，尤其對復(fù)雜的控制系統(tǒng)的仿真更為便利?，F(xiàn)在，Simulink的版本已經(jīng)發(fā)展到7.0（MATLAB8.0）,功能更加強大，使用也越來越方便。 Simulink提供了友好的圖形用戶界面（GUI），模型通過模塊組成的框圖來表示，只需要用鼠標(biāo)拖動的方法便能迅速地建立起系統(tǒng)框圖模型，甚至不需要編寫一行代碼，用戶的建模就像是傳統(tǒng)地在紙上用

43、筆來畫一樣容易。即 Simulink提供了使用控制框圖模型進行組態(tài)動態(tài)仿真平臺，使用Simulink進行仿真和分析，用戶建模通過簡單的單擊和拖動鼠標(biāo)的動作就能完成，然后利用Simulink提供的Simulation功能對系統(tǒng)進行仿真和分析。3.2.2 Simulink運行和建立系統(tǒng)模型 Simulink是基于 MATLAB的圖形界面的系統(tǒng)仿真設(shè)計平臺，因此要啟動運行 Simulink ，必須先運行MATLAB。 在MATLAB命令窗口的工具欄中，用鼠標(biāo)左擊，或在“MATLAB”命令窗口中輸入“simulink”，打開“simulink library broswer”文件窗口。此窗口由Simu

44、link庫瀏覽器窗口、系統(tǒng)模型編輯器窗口及仿真結(jié)果運行窗口等構(gòu)成，每個窗口都包括相應(yīng)的標(biāo)題欄、菜單欄和工具欄等。當(dāng)打開一個新的系統(tǒng)模型文件后，用戶就可以選擇合適的系統(tǒng)模型。我們可以看到“simulink library broswer”文件窗口中第一個模塊庫名稱為Simulink，它是一個Simulink內(nèi)置的模塊庫，提供了最常用的系統(tǒng)仿真模塊功能，其中有連續(xù)系統(tǒng)（continuous），離散系統(tǒng)（discrete），還包括數(shù)學(xué)運算模塊（math operations）等。而輸入源模塊（sources）和接受模塊（sinks）則為模型仿真提供了信號源和結(jié)果輸出設(shè)備。便于用戶對模型進行仿真和分析

45、。 模型建立好后，需要保存系統(tǒng)模型，然后設(shè)置模塊參數(shù)與系統(tǒng)仿真參數(shù)，最后就可以直接對它進行仿真和分析。如果仿真結(jié)果不符合要求，則可以修改系統(tǒng)模型的參數(shù)，繼續(xù)進行仿真分析。3.2.3控制系統(tǒng)的性能分析 首先校核該系統(tǒng)輸出的力和速度是否能滿足負(fù)載拖動和速度調(diào)節(jié)的要求。3.2.3.1 驅(qū)動力 在伺服控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計中，外加的工作負(fù)載對動態(tài)過程的影響一般是不計算的，因為它不影響系統(tǒng)的固有特性（如穩(wěn)定性）。但校核系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)拖動力是必要的。如果不計粘性摩擦力和彈性力，液壓缸驅(qū)動負(fù)載的力平衡方程為 （5.1） 式中,、和分別是液壓缸的負(fù)載壓力、活塞運動的最大加速度和滾動摩擦力負(fù)載。假設(shè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)運動是正

46、弦運動，即。取滾動摩擦系數(shù)=0.05，則，所以2.61Mpa （5.2）這表明油源提供的壓力能夠滿足液壓缸驅(qū)動負(fù)載的要求。3.2.3.2跟蹤速度負(fù)載壓力時，負(fù)載流量 （5.3）跟蹤速度為 （5.4）可見，伺服閥提供的流量可以滿足跟蹤速度的要求。3.2.3.3穩(wěn)定性 采用工程軟件 Matlab，對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿和分析，通過對仿真結(jié)果的分析，對系統(tǒng)進行快速校正，找出校正傳遞函數(shù)，以實現(xiàn)高效的系統(tǒng)開發(fā)。具體仿真步驟如下：打開 Matlab，在 workspace 中輸入系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，然后再進入 SISO Design Tool，即可對系統(tǒng)進行仿真，得到仿真曲線 一個閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計完成

47、以后，一定要對該系統(tǒng)進行穩(wěn)定性校核，因為穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)必須滿足的條件。下面的分析是在時域和頻域中進行的。計算中將開環(huán)傳遞函數(shù)寫成有理分式形式，并取開環(huán)增益0.00196其中，光電控制器增益待定。由第三章流程圖3.3可得相關(guān)語言程序；系統(tǒng)的開環(huán)博德圖和單位階躍、單位斜坡響應(yīng)如圖3.1和圖3.2所示。相應(yīng)的MATLAB語言程序如下： 求單位階躍、單位斜坡響應(yīng)程序： num=10; den=0.,0.,0.,0.01732,1, 10; u=0:0.1:1.5;t=0:0.1:1.5; y,x=lsim(num,den,u,t);y1,x1=step(num,den,t); plot(t,y,t,

48、y1) 求開環(huán)博德圖程序： w=logspace(-1,3); num=10; den=0.,0.,0.,0.01732, 1,10; m,p=bode(num,den,w);subplot(211),semilogx(w,20* log10(m) subplot(212),semilogx(w,p)系統(tǒng)頻率特性及波德圖波德圖可以用于分析系統(tǒng)的相角穩(wěn)定裕度、幅值穩(wěn)定裕度、剪切頻率等。由系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)可作出系統(tǒng)開環(huán)波德圖(圖5.1)圖3.1帶鋼卷取機跑偏電液伺服控制系統(tǒng)開環(huán)伯德圖相位裕度： 幅值裕度： 由圖5.1可知相關(guān)數(shù)據(jù)相位裕度：幅值裕度：從時間響應(yīng)和開環(huán)頻率響應(yīng)都可以看出該系統(tǒng)是穩(wěn)定的，

49、并且有 6 分貝的幅值裕量和的相位裕量，滿足一般控制系統(tǒng)對穩(wěn)定性的要求。因此，只要取光電控制器增益= 86.6A/m （保證 K = 10）即可。該值在的取值范圍（0150A/m）內(nèi)，故可以滿足要求。系統(tǒng)單位階躍，單位速度響應(yīng)的simulink模型如下圖。 3.2.3.4響應(yīng)速度3.2系統(tǒng)單位階躍.斜坡響應(yīng)的響應(yīng)特性控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度可以用階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時間或系統(tǒng)的頻寬表示。該系統(tǒng)的0.5 s， 略大于10 rad/s（略大于開環(huán)幅頻特性的穿越頻率）。因此只能滿足系統(tǒng)頻寬的要求，與設(shè)計要求（23 ）Hz相比偏低。3.2.3.5穩(wěn)態(tài)精度從圖4.4可以看出，該系統(tǒng)是型系統(tǒng)，理論上可以無靜差地跟蹤階

50、躍信號和以恒定靜差跟蹤斜坡信號，這一點可以從圖 5.2中看出。然而，由于本系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)存在著死區(qū)和零漂，在建立數(shù)學(xué)模型中沒有考慮這些因素。因此，即便是跟蹤階躍信號也可能存在靜差，應(yīng)該對此做一個初步的估算。本系統(tǒng)存在死區(qū)的環(huán)節(jié)是電液伺服閥和執(zhí)行機構(gòu)，存在零漂的環(huán)節(jié)主要有光電檢測器、電流放大器和電液伺服閥。通常是將這些環(huán)節(jié)的死區(qū)和零漂都折算到電液伺服閥的零漂上，以此來計算穩(wěn)態(tài)誤差。(1)伺服閥的死區(qū) 伺服閥的死區(qū)電流 6 mA。造成死區(qū)的原因是閥口有一定的遮蓋量和加工精度有限，致使閥心與閥套間有一定的摩擦力的緣故。(2)執(zhí)行機構(gòu)的死區(qū) 現(xiàn)場調(diào)試表明，為克服液壓缸及導(dǎo)軌摩擦力所需的負(fù)載壓力，由此可

51、知執(zhí)行器的死區(qū)電流為 （5.5）其中，伺服閥的零位壓力增益。（3)伺服閥的零漂 按伺服閥的一般標(biāo)準(zhǔn)其零漂應(yīng)小于3%，即閥的零漂電流為 。 （5.7）（4)光電控制器的零漂 光電控制器的零漂主要是電流放大器的零漂，設(shè)其為1%，則折算到伺服閥的零漂電流為 。于是，各環(huán)節(jié)的零漂和死區(qū)折算到伺服閥上的電流值為上述電流之和，即。 圖3.3 跑偏系統(tǒng)靜態(tài)框圖 實際上是系統(tǒng)的干擾，如圖3.3所示。由圖可以計算出產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)位置誤差 （5.8） 這個誤差是可以接受的。在跑偏控制中，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速度誤差為 (5.9) 注意系統(tǒng)實際輸入的斜坡信號不是單位斜坡信號。至此，系統(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)誤差為 （5.10）可見，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

52、誤差主要是速度誤差。當(dāng)K = 10 時，由于增益較小，不能滿足控制精度的要求?，F(xiàn)場生產(chǎn)中帶鋼邊緣的卷取位置偏差超過規(guī)定的 e =(12) mm，這一點證實了上述分析。 3.3系統(tǒng)的改進措施由上面的分析可知，該系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度還不能滿足生產(chǎn)要求，其根本原因是液壓缸 - 負(fù)載環(huán)節(jié)的固有頻率偏低，致使開環(huán)增益不能提高（受穩(wěn)定性限制）。為了改善系統(tǒng)性能，可采取如下措施:（1）提高液壓缸 - 負(fù)載環(huán)節(jié)的固有頻率值提高以后，在同樣的阻尼比下可使開環(huán)增益得到提高，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度。由式（8.16）知，為使帶鋼邊緣的卷取位置偏差不超過規(guī)定的e=(12) mm，應(yīng)使 K =2025 。從圖8.8可以看出，如能使=90 rad/s