应用于钢坯剪切机的控制系统及钢坯剪切机技术方案

本发明专利技术提供了一种应用于钢坯剪切机的控制系统及钢坯剪切机，包括电源、磁流变阻尼器、传感器单元、磁场监控单元和与所述传感器单元、所述磁场监控单元电联通的数据处理控制器，及与所述电源电联通的PID控制器，所述PID控制器根据所述磁状态参数改变所述电源电流以调整所述磁流变阻尼器的输出磁场大小。通过集成精准的PID控制算法对磁流变阻尼器进行精确稳定控制，通过对闭环磁场系统的磁场量、电流量进行补偿控制以提高阻尼减震的精确性，解决磁流变阻尼器减震系统所需目标磁感应强度的稳定控制问题，提高控制系统的精确性和鲁棒性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
应用于钢坯剪切机的控制系统及钢坯剪切机


[0001]本专利技术涉及工业制造设备领域，具体地，涉及一种应用于钢坯剪切机的控制系统及钢坯剪切机。

技术介绍

[0002]钢坯的剪切是连铸工艺中一道重要的工序，在实际生产过程中，常规技术处理不仅会产生大量废气，而且会造成严重的资源浪费，连铸钢坯生产过程中废气的排放以及减少资源的浪费均成为亟待解决的问题。钢坯在剪切过程中，若剪切力过大，会影响剪切质量和刀片寿命；若剪切力过小，会影响裂纹走向和生产率。
[0003]有鉴于此，在一些钢坯剪切的自动化过程中，提出了一些磁流变阻尼器剪切机方案。磁流变液作为智能材料的一种，在外界磁场的作用下，能够在毫秒级的时间内从牛顿流体转换为具有粘塑性的半固体或固体，且这种转换是可逆的，这种现象称为磁流变效应，自发现磁流变效应后，以磁流变液为工作介质的磁流变阻尼器作为一种半主动控制的阻尼器件，具有较好的可靠性。
[0004]但现有技术中，由于磁流变液的状态转换存在一定的难度和不便性，实际生产的稳定性不能被精确达到，传统的单独依靠半自动控制方式存在较多的不确定性，在工业生产中是极为不利的。
[0005]作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种应用于钢坯剪切机的控制系统及钢坯剪切机，用于控制所述钢坯剪切机的剪切运动，解决磁流变阻尼器减震系统所需目标磁感应强度的稳定控制问题，提高控制系统的精确性和鲁棒性。。
[0007]根据本专利技术提供的一种应用于钢坯剪切机的控制系统，用于控制钢坯剪切机的剪切运动，包括：
[0008]电源；
[0009]磁流变阻尼器，用于驱动所述剪切机进行剪切运动；
[0010]传感器单元，用于采集控制系统的运行状态参数；
[0011]磁场监控单元，用于采集磁流变阻尼器的磁状态参数；
[0012]控制器，包括与传感器单元、磁场监控单元电联通的数据处理控制器，及与电源电联通的PID控制器；
[0013]PID控制器用于根据磁状态参数改变电源电流调整磁流变阻尼器的输出磁场大小。
[0014]优选的，磁流变阻尼器包括容置于缸体内的磁流变液和线圈，线圈与电源和控制器电联通。
[0015]优选的，传感器单元包括用于检测钢坯剪切时的刀位置变化的红外测距传感器，和/或检测刀承受压力变化的压力传感器。
[0016]优选的，磁场监控单元包括磁场检测系统和磁场反馈系统，磁场检测系统用于对磁流变阻尼器线圈中的磁场进行测量，磁场反馈系统用于实时采集磁流变阻尼器线圈中的磁场强度并返回模拟量。
[0017]优选的，PID控制器用于运行PID控制算法，PID控制器输出对励磁电流进行调整的相应控制量。
[0018]本专利技术还提出一种钢坯剪切机，包括底座和固定在底座上的剪刀、磁流变阻尼器，磁流变阻尼器驱动剪刀产生相对底座运动，还包括前述的应用于钢坯剪切机的控制系统。
[0019]优选的，磁流变阻尼器包括缸体、流变液、线圈和活塞杆，活塞杆贯穿所述缸体并与剪刀连接。
[0020]优选的，还包括导轨，剪刀被配置为沿导轨滑动。
[0021]优选的，磁流变阻尼器、剪刀的数量为两组，剪刀被布置为相向运动。
[0022]优选的，PID控制器分别与两组磁流变阻尼器电连接。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0024]本专利技术通过集成精准的PID控制算法对磁流变阻尼器进行精确稳定控制，通过对闭环磁场系统的磁场量、电流量进行补偿控制以提高阻尼减震的精确性，解决磁流变阻尼器减震系统所需目标磁感应强度的稳定控制问题，提高控制系统的精确性和鲁棒性。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本专利技术实施例中应用于钢坯剪切机的控制系统逻辑示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例中应用于钢坯剪切机的控制系统的具体实施示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例中钢坯剪切机的组成结构示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例中磁流变阻尼器的剖面结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0031]实施例一
[0032]如图1和图2所示。
[0033]应用于钢坯剪切机的控制系统，包括电源、PID控制器、磁流变阻尼器、传感器、数据采集系统、磁场闭环控制系统和PC端。其中，磁流变阻尼器，用于驱动完成剪切运动；传感器，用于采集所述控制系统的运行状态参数；数据采集系统和磁场闭环控制系统，用于采集所述磁流变阻尼器的磁状态参数；PID控制器，用于调整所述磁流变阻尼器的输出磁场大小。
[0034]磁流变阻尼器包括容置于缸体内的磁流变液和线圈，所述线圈与电源和控制器电连接，以被PID控制器控制调整运行。磁流变阻尼器的磁场通过磁感应线圈产生，磁感应线圈可简化为含有滞后环节的阻感元件，整个系统的控制过程可用一阶惯性环节加纯滞后模型来近似的描述。因此可为磁感应线圈建立如下传递函数
[0035][0036]其中:K、τ、T分别为磁场控制系统模型的开环增益、纯滞后时间常数和惯性时间常数。
[0037]传感器包括用于检测钢坯剪切时的刀位置变化的红外测距传感器，如用于检测钢坯剪切时的下刀位置变化；如检测刀承受压力变化的压力传感器。红外测距传感器和压力传感器所起的作用、配置方式均不同，因此在同一实施方案的选用中可以单独选用，也可并行选用。传感器的实时监测是系统的平稳运行的依据，传感器的数据通过数据采集系统上传到控制器或PC中。
[0038]磁场检测系统用于对磁流变阻尼器线圈中的磁场进行测量，具体方案是，通过核磁共振高斯计监测，完成对磁流变阻尼器线圈中的磁场的测量，以实现对霍尔传感器模拟量和不同工作条件下所需磁感应强度的标定，且保证霍尔传感器不会因老化而导致工作点漂移。
[0039]磁场反馈系统用于实时采集磁流变阻尼器线圈中的磁场强度并返回模拟量。具体方案是，采用霍尔传感器为测量元件，用于实时采集磁流变阻尼器线圈中的磁场强度并返回模拟量，进而反馈到PID控制器内。
[0040]PID控制器用于运行PID控制算法，PID控制器输出对励磁电流进行调整的相应控制量。一种可行的方案为，PC机为控制器设定目标磁感应强度后，控制器收到霍尔传感器所采集的磁场强度，PID控制器内运行PID算法，完成所采集数据的AD转换并进行补偿。并经过PID算法计算后，输出相应的控制量对电源输出的励磁电流进行调整，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于钢坯剪切机的控制系统，用于控制钢坯剪切机的剪切运动，其特征在于，包括：电源；磁流变阻尼器，用于驱动所述剪切机进行剪切运动；传感器单元，用于采集控制系统的运行状态参数；磁场监控单元，用于采集磁流变阻尼器的磁状态参数；控制器，包括与传感器单元、磁场监控单元电联通的数据处理控制器，及与电源电联通的PID控制器；其中，PID控制器用于根据磁状态参数改变电源电流调整磁流变阻尼器的输出磁场大小。2.根据权利要求1所述的应用于钢坯剪切机的控制系统，其特征在于，所述磁流变阻尼器包括容置于缸体内的磁流变液和线圈，线圈与电源和控制器电联通。3.根据权利要求1所述的应用于钢坯剪切机的控制系统，其特征在于，所述传感器单元包括用于检测钢坯剪切时的刀位置变化的红外测距传感器，和/或检测刀承受压力变化的压力传感器。4.根据权利要求1所述的应用于钢坯剪切机的控制系统，其特征在于，所述磁场监控单元包括磁场检测系统和磁场反馈系统；所述磁场检测系统用于对磁流变阻尼器线圈中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭辉，王井湖，胡大超，方紫韵，李芳，刘彩霞，蒲美玲，
申请(专利权)人：上海缘赫机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：