CN114603090B - 一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统 - Google Patents

一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114603090B
CN114603090B CN202210244336.7A CN202210244336A CN114603090B CN 114603090 B CN114603090 B CN 114603090B CN 202210244336 A CN202210244336 A CN 202210244336A CN 114603090 B CN114603090 B CN 114603090B
Authority
CN
China
Prior art keywords
driving
speed
hydraulic cylinder
displacement
servo motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210244336.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114603090A (zh
Inventor
余方召
李彦斌
孙大勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Hydraupower Science & Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Hydraupower Science & Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Hydraupower Science & Technology Co ltd filed Critical Beijing Hydraupower Science & Technology Co ltd
Priority to CN202210244336.7A priority Critical patent/CN114603090B/zh
Publication of CN114603090A publication Critical patent/CN114603090A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114603090B publication Critical patent/CN114603090B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/053—Means for oscillating the moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/166—Controlling or regulating processes or operations for mould oscillation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

本发明公开了一种结晶器振动驱动装置，包括：伺服电机；用于提供正反向驱动旋转；液压泵，所述液压泵的转动轴通过联轴器与所述伺服电机的驱动轴连接；液压缸，所述液压缸的油路通过油路机构与所述液压泵的油路连接；位移检测装置，所述位移检测装置安装于所述液压缸上，用于检测所述液压缸的驱动位移；控制器，所述控制器与所述位移检测装置通信连接，用于根据所述位移检测装置所检测出的液压缸的驱动位移，控制所述伺服电机的转速，以调节所述液压缸的正弦振动或非正弦振动。本发明比传统液压驱动装置结构更紧凑，且不需要传统的伺服阀或比例阀驱动，对油液清洁度不敏感。与传统电动驱动装置相比，具有更高的抗过载能力及更优秀的使用寿命。

Description

一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体来说，涉及一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统。
背景技术
结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，是连铸机的核心部件，称之为连铸机的心脏设备。它是一个水冷的钢锭模，功能是将连续不断地注入其内腔的高温钢水通过水冷铜壁强烈冷却，导出其热量，使之逐渐凝固成为具有所要求断面形状和坯壳厚度的铸坯，并使这种芯部仍为液态的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出，为其在以后的二次冷却区域内完全凝固创造条件。由于凝固过程是在坯壳与结晶器壁连续、相对运动下进行的，所以为防止坯壳与结晶器壁粘结而采用的结晶器振动装置是连铸过程中的一个非常重要的生产装置。
结晶器振动驱动装置可用来支撑结晶器，其主要功能是使结晶器上下往复振动，确切地说，是使结晶器按给定的振幅、频率和波形偏斜特性沿连铸机半径作仿弧运动，使脱模更为容易。具体来说，连铸过程中，当铸坯与结晶器壁发生粘结时，如果结晶器是固定的，就可能出现坯壳被拉断造成漏钢。而当结晶器向上振动时，粘结部分和结晶器一起上升，坯壳被拉裂，未凝固的钢水立即填充到断裂处，开始形成新的凝固层；等到结晶器向下振动，且振动速度大于拉坯速度时，坯壳处于受压状态，裂纹被愈合，重新连接起来，同时铸坯被强制消除粘结，得到“脱模”。同时，由于结晶器上下振动，周期性地改变液面与结晶器壁的相对位置，有利于用于结晶器润滑的润滑油和保护渣向结晶器壁与坯壳间的渗漏，因而改善了润滑条件，减少拉坯摩擦阻力，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而被拉裂，从而出现粘结漏钢事故。
目前常规的结晶器振动驱动装置有三种，分别为：1、变频电机带凸轮轴驱动，俗称机械振动；2、伺服阀控油缸驱动；3、伺服电动缸驱动；常规的三种结晶器振动驱动装置在使用时都存在不同程度的问题，如：第1种变频电机带凸轮轴驱动为机械振动，其劣势是控制精度低，振动波型不可调，机械结构易磨损；第2种为伺服油缸驱动，其是目前国际常用驱动方式，此方式的劣势是需要配备庞大的液压泵站及管路系统，需要占用很大空间；第3种为伺服电动缸驱动，此方式在目前部分设备使用，其劣势是由于特殊的工况导致滚珠丝杠寿命不长，如果丝杠润滑不畅会导致控制精度下降影响设备精度，且后期维护保养成本巨大。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提出一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统，以解决现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一方面，提供了一种结晶器振动驱动装置。
该结晶器振动驱动装置包括：
伺服电机；用于提供正反向驱动旋转；
液压泵，所述液压泵的转动轴通过联轴器与所述伺服电机的驱动轴连接；
液压缸，所述液压缸的油路通过油路机构与所述液压泵的油路连接；
位移检测装置，所述位移检测装置安装于所述液压缸上，用于检测所述液压缸的驱动位移；
控制器，所述控制器与所述位移检测装置通信连接，用于根据所述位移检测装置所检测出的液压缸的驱动位移，控制所述伺服电机的转速，以调节所述液压缸的正弦振动或非正弦振动。
其中，所述液压泵为内啮合齿轮泵，且所述油路机构上具有蓄能器。所述结晶器振动驱动装置还包括振动台连接件，所述振动台连接件对称安装于所述液压缸的两端，用于连接液压缸和结晶器振动台。所述位移检测装置包括：定位磁环，所述定位磁环安装于所述液压缸的活塞末端；位移传感器，用于对所述定位磁环监测，采集定位磁环的运行位置，获取液压缸的驱动位移。
根据本发明的另一方面，提供了一种结晶器振动驱动装置的控制方法，所述控制方法用于上述的结晶器振动驱动装置。
该结晶器振动驱动装置的控制方法包括：
根据预先设置的位移检测装置，检测液压缸的实际驱动位置，获得液压缸的驱动位移；
将所述驱动位移与预设的液压缸设定位移进行对比，并根据对比的数据差，控制伺服电机的转速和旋转方向。
其中，根据对比的数据差，控制伺服电机的转速包括：在所述驱动位移与所述液压缸设定位移具有速度差的情况下，根据所述驱动位移，确定液压缸的实际驱动速度；根据相邻的两次驱动速度，获取相邻两次驱动的速度差，并根据所述速度差和预先设置的前馈增益系数，确定速度前馈量；根据所述速度前馈量，对所述实际驱动速度进行补偿，并根据补偿后的驱动速度，控制伺服电机的转速；
其中，根据所述驱动位移，确定液压缸的实际驱动速度所采用的公式如下：
Figure BDA0003543350720000031
式中，vf为液压缸的实际驱动速度，k为位移检测装置采样时刻序列，T为整个控制周期，kf为滤波系数，其取值区间为[0，1]，kf越小滤波效果越弱，反之滤波效果越强；xf为液压缸的实际位移。
且，速度前馈量的计算公式为：
vs(k)＝kv*(v(k)-V(k-1))；
Figure BDA0003543350720000032
式中，vs为速度前馈量，kv为前馈增益系数，xr为液压缸设定位移，v为液压缸的实际驱动速度，T为整个控制周期，k为位移检测装置采样时刻序列。
此外，根据对比的数据差，控制伺服电机的转速还包括：预先获取的惯性力补偿数据和摩擦力补偿数据，并将惯性力补偿数据和摩擦力补偿数据之和作为负载补偿控制量；通过所述负载补偿控制量，对补偿后的驱动速度进行二次补偿，并根据二次补偿后的驱动速度，控制伺服电机的转速。
其中，所述惯性力补偿数据的获取方法为：根据所述液压缸设定位移，确定与所述液压缸设定位移对应的驱动加速度；根据所述驱动加速度、液压缸的驱动部件质量及重力，计算得到惯性力补偿数据；计算惯性力补偿数据的计算公式为：
Fx(k)＝Fg+m*a(k)；
Figure BDA0003543350720000041
式中，Fx为惯性力补偿数据，Fg为驱动部件的重力，m为驱动部件的质量；a为驱动加速度；v为液压缸设定位移所对应的设定速度，k为位移检测装置采样时刻序列。
其中，所述摩擦力补偿数据的获取方法为：根据所述液压缸的驱动速度和钢坯的拉速，确定钢坯和结晶器之间的相对速度；根据钢坯与结晶器之间的摩擦系数和所述相对速度，计算得到摩擦力补偿数据；计算摩擦力补偿数据的计算公式为：
fr(k)＝fs*vx(k)；
vx(k)＝v(k)-vp(k)；
式中，vp为设定的钢坯拉速，v为液压缸的驱动速度，vx为钢坯和结晶器之间的相对速度，fs为摩擦系数，fr为摩擦力补偿数据，k为位移检测装置采样时刻序列。
根据本发明的又一方面，提供了一种结晶器振动驱动装置的控制系统，所述控制系统用于上述的结晶器振动驱动装置。
该结晶器振动驱动装置的控制系统包括：
确定位移获取模块，用于根据预先设置的位移检测装置，检测液压缸的实际驱动位置，获得液压缸的驱动位移；
伺服电机控制模块，用于将所述驱动位移与预设的液压缸设定位移进行对比，并根据对比的数据差，控制伺服电机的转速和旋转方向。
其中，所述伺服电机控制模块在根据对比的数据差，控制伺服电机的转速时，在所述驱动位移与所述液压缸设定位移具有速度差的情况下，根据所述驱动位移，确定液压缸的实际驱动速度；根据相邻的两次驱动速度，获取相邻两次驱动的速度差，并根据所述速度差和预先设置的前馈增益系数，确定速度前馈量；根据所述速度前馈量，对所述实际驱动速度进行补偿；并将预先获取的惯性力补偿数据和摩擦力补偿数据之和作为负载补偿控制量；通过所述负载补偿控制量，对补偿后的驱动速度进行二次补偿，并根据二次补偿后的驱动速度，控制伺服电机的转速。
有益效果：
本发明在保留了伺服液压缸优势的前提下，省去了庞大的液压泵站及管路系统，通过伺服电机直接驱动液压泵，再由液压泵驱动液压缸做正弦振动或非正弦振动，比传统液压驱动装置结构更紧凑，且不需要传统的伺服阀或比例阀驱动，对油液清洁度不敏感。与传统电动驱动装置相比，具有更高的抗过载能力及更优秀的使用寿命。
此外，本发明相比传统的驱动装置节能效果明显，传统驱动装置在油缸动作过程中只能通过节流调速产生大量热量导致油液升温，系统又要配备独立的冷却系统进行散热，从而浪费了大量的能量；而本发明在油缸加速运动过程中通过电机驱动液压泵向液压缸提供动能，同时在减速时泵可以作为马达使用从而驱动电机使系统能量回收，相较传统驱动装置节能1/3以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种结晶器振动驱动装置的整体结构图；
图2是根据本发明实施例的一种结晶器振动驱动装置的分解图；
图3是根据本发明实施例的一种结晶器振动驱动装置的剖视图；
图4是根据本发明实施例的油路机构的结构示意图；
图5是根据本发明实施例的一种结晶器振动驱动装置的液压控制原理示意图；
图6是根据本发明实施例的一种结晶器振动驱动装置控制方法的流程示意图；
图7是根据本发明实施例的一种结晶器振动驱动装置控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统。
如图1-3所示，根据本发明实施例所述的一种结晶器振动驱动装置，包括伺服电机1、液压泵2和液压缸3，其中，所述伺服电机1的转动轴通过联轴器4与所述液压泵2的转动轴连接，所述液压泵2的油路通过油路机构5与所述液压缸3的油路连接，且所述伺服电机1和所述液压泵2通过连接支架6与所述液压缸3或油路机构5固定连接，所述液压缸3上设置有位移检测装置和控制器，所述控制器与所述位移检测装置通信连接，且所述控制器与所述伺服电机1控制连接，所述控制器用于根据所述位移检测装置所检测出的液压缸的驱动位移，控制所述伺服电机1的转速，以调节所述液压缸3的正弦振动或非正弦振动。
在实际应用时，对于位移检测装置来说，位移检测装置则可包括定位磁环7和位移传感器8，其中，所述定位磁环7安装于所述液压缸3的活塞10的末端；所述位移传感器8安装于所述液压缸3的活塞腔内，与所述定位磁环7相对应，用于对所述定位磁环7监测，采集定位磁环7的运行位置，获取液压缸3的驱动位移。此外，所述结晶器振动驱动装置还包括振动台连接件9，所述振动台连接件9对称安装于所述液压缸3的两端，用于连接液压缸3和结晶器振动台。
而为了降低控制难度，液压泵2可选用具有完全对称结构的内啮合齿轮泵，而由于内啮合齿轮泵有极高的动态响应以及低转速时高压力稳定性，因此可以作为传统的油泵使用也可以作为液压马达使用。此外，由于因为完全对称且具有两个吸油排油区，因此，此泵可以作为一个变异的控制流量与方向的伺服阀使用，当驱动轴逆时针转动时，第一个吸油排油区作为高压区向油缸下腔供油，同时油缸上腔油液流回第二个吸油排油区；当驱动轴顺时针旋转时，油缸反向；驱动轴每旋转一周吐出的油量固定且精确，故油缸的伸出速度正比电机的转速；从运动控制上降低了难度。
如图4所示，对于油路机构5来说，油路机构5包括油路腔501，所述油路腔501上设置有油路回路502(A/B回路)、若干泄油油路504以及安全阀507，所述油路回路502上设置有补油单向阀503，所述泄油油路504上设置有压力传感器505，此外，所述油路腔上501还设置有蓄能器506。如图5所示，结晶器振动驱动装置的液压控制原理为：伺服电机1正反向旋转驱动液压泵1的A或B口交替高压并通过管路系统及油路机构输送至液压缸3的上下腔，从而使油缸上下往复运动。控制系统通过液压缸3内置的位移传感器8来记录油缸的运行位置，并以此反馈来确定伺服电机的旋转方向及旋转速度从而满足生产工艺的需要。而补油单向阀503用于油泵及油缸泄油的补充，安全阀507用于系统意外超过额定载荷的安全防护，泄油油路504及压力传感器505，用于系统压力检测及控制系统的压力补偿控制，蓄能器506用于吸收系统压力冲击。
如图6所示，根据本发明实施例所述的一种结晶器振动驱动装置的控制方法，所述控制方法用于上述的结晶器振动驱动装置。包括：
步骤S601，根据预先设置的位移检测装置，检测液压缸的实际驱动位置，获得液压缸的驱动位移；
步骤S603，将所述驱动位移与预设的液压缸设定位移进行对比，并根据对比的数据差，控制伺服电机的转速和旋转方向。
在具体应用时，液压泵由伺服电机进行驱动，使得液压泵输出具有一定压力和流量的液压介质，该液压介质直接进入液压缸中，驱动液压进行伸出或缩回运动，进而带动结晶器进行振动。结晶器需要按照设定的轨迹进行运动，那么也就要求液压缸按照设定的轨迹进行运动。而液压缸的运动速度完全由液压泵供给液压缸的介质流量所决定。液压缸的运动方向则由液压泵输出的介质的流向决定。液压泵输出的介质流量由其转速决定，也即伺服电机的转速决定。液压泵输出介质的方向由其旋转方向，也即伺服电机的旋向决定。液压缸的负载大小决定了液压泵提供的介质所需的压力大小，而液压泵输出的介质压力的大小则是决定了伺服电机需要输出的扭矩大小，而伺服电机的输出扭矩大小是由其驱动电流大小所决定的。因此，在根据对比的数据差，控制伺服电机的转速时，在所述驱动位移与所述液压缸设定位移具有速度差的情况下，可通过速度前馈量以及负载补偿控制量对速度进行补偿，并通过补偿后的速度，来控制伺服电机的转速。
具体的，对于速度前馈量来说，根据所述驱动位移，确定液压缸的实际驱动速度；根据相邻的两次驱动速度，获取相邻两次驱动的速度差，并根据所述速度差和预先设置的前馈增益系数，确定速度前馈量；根据所述速度前馈量，对所述实际驱动速度进行补偿，并根据补偿后的驱动速度，控制伺服电机的转速；
根据所述驱动位移，确定液压缸的实际驱动速度时，可采用带有惯性滤波的一阶微分方法来计算，其公式如下：
Figure BDA0003543350720000081
Figure BDA0003543350720000082
式中，vf为液压缸的实际驱动速度，k为位移检测装置采样时刻序列，T为整个控制周期，kf为滤波系数，其取值区间为[0，1]，kf越小滤波效果越弱，反之滤波效果越强；xf为液压缸的实际位移。
而对于速度前馈量来说，其计算公式为：vs(k)＝kv*(v(k)-v(k-1))；
Figure BDA0003543350720000083
式中，vs为速度前馈量，kv为前馈增益系数，xr为液压缸设定位移，v为液压缸的实际驱动速度，T为整个控制周期，k为位移检测装置采样时刻序列。
此外，对于负载补偿控制量来说，可预先获取的惯性力补偿数据和摩擦力补偿数据，并将惯性力补偿数据和摩擦力补偿数据之和作为负载补偿控制量；通过所述负载补偿控制量，对补偿后的驱动速度进行二次补偿，并根据二次补偿后的驱动速度，控制伺服电机的转速。而所述惯性力补偿数据的获取方法为：根据所述液压缸设定位移，确定与所述液压缸设定位移对应的驱动加速度；根据所述驱动加速度、液压缸的驱动部件质量及重力，计算得到惯性力补偿数据。
而计算惯性力补偿数据的计算公式为：Fx(k)＝Fg+m*a(k)；
Figure BDA0003543350720000084
Figure BDA0003543350720000085
式中，Fx为惯性力补偿数据，Fg为驱动部件的重力，m为驱动部件的质量；a为驱动加速度；v为液压缸设定位移所对应的设定速度，k为位移检测装置采样时刻序列。
而所述摩擦力补偿数据的获取方法为：根据所述液压缸的驱动速度和钢坯的拉速，确定钢坯和结晶器之间的相对速度；根据钢坯与结晶器之间的摩擦系数和所述相对速度，计算得到摩擦力补偿数据；计算摩擦力补偿数据的计算公式为：fr(k)＝fs*vx(k)；vx(k)＝v(k)-vp(k)；式中，vp为设定的钢坯拉速，v为液压缸的驱动速度，vx为钢坯和结晶器之间的相对速度，fs为摩擦系数，fr为摩擦力补偿数据，k为位移检测装置采样时刻序列。
如图7所示，根据本发明实施例所述的一种结晶器振动驱动装置的控制系统，所述控制系统用于上述的结晶器振动驱动装置，包括：
确定位移获取模块71，用于根据预先设置的位移检测装置，检测液压缸的实际驱动位置，获得液压缸的驱动位移；
伺服电机控制模块73，用于将所述驱动位移与预设的液压缸设定位移进行对比，并根据对比的数据差，控制伺服电机的转速和旋转方向。
具体应用时，在根据对比的数据差，控制伺服电机的转速时，在所述驱动位移与所述液压缸设定位移具有速度差的情况下，可通过速度前馈量以及负载补偿控制量对速度进行补偿，并通过补偿后的速度，来控制伺服电机的转速。具体的，所述伺服电机控制模块73在根据对比的数据差，控制伺服电机的转速时，在所述驱动位移与所述液压缸设定位移具有速度差的情况下，根据所述驱动位移，确定液压缸的实际驱动速度；根据相邻的两次驱动速度，获取相邻两次驱动的速度差，并根据所述速度差和预先设置的前馈增益系数，确定速度前馈量；根据所述速度前馈量，对所述实际驱动速度进行补偿；并将预先获取的惯性力补偿数据和摩擦力补偿数据之和作为负载补偿控制量；通过所述负载补偿控制量，对补偿后的驱动速度进行二次补偿，并根据二次补偿后的驱动速度，控制伺服电机的转速。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明在保留了伺服液压缸优势的前提下，省去了庞大的液压泵站及管路系统，通过伺服电机直接驱动液压泵，再由液压泵驱动液压缸做正弦振动或非正弦振动，比传统液压驱动装置结构更紧凑，且不需要传统的伺服阀或比例阀驱动，对油液清洁度不敏感。与传统电动驱动装置相比，具有更高的抗过载能力及更优秀的使用寿命。此外，本发明相比传统的驱动装置节能效果明显，传统驱动装置在油缸动作过程中只能通过节流调速产生大量热量导致油液升温，系统又要配备独立的冷却系统进行散热，从而浪费了大量的能量；而本发明在油缸加速运动过程中通过电机驱动液压泵向液压缸提供动能，同时在减速时泵可以作为马达使用从而驱动电机使系统能量回收，相较传统驱动装置节能1/3以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种结晶器振动驱动装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于结晶器振动驱动装置，其中，
所述结晶器振动驱动装置包括：伺服电机；用于提供正反向驱动旋转；液压泵，所述液压泵的转动轴通过联轴器与所述伺服电机的驱动轴连接；液压缸，所述液压缸的油路通过油路机构与所述液压泵的油路连接；位移检测装置，所述位移检测装置安装于所述液压缸上，用于检测所述液压缸的驱动位移；控制器，所述控制器与所述位移检测装置通信连接，用于根据所述位移检测装置所检测出的液压缸的驱动位移，控制所述伺服电机的转速，以调节所述液压缸的正弦振动或非正弦振动；所述液压泵为内啮合齿轮泵，且所述油路机构上具有蓄能器，且所述结晶器振动驱动装置还包括振动台连接件，所述振动台连接件对称安装于所述液压缸的两端，用于连接液压缸和结晶器振动台；所述位移检测装置包括：定位磁环，所述定位磁环安装于所述液压缸的活塞末端；位移传感器，用于对所述定位磁环监测，采集定位磁环的运行位置，获取液压缸的驱动位移；
所述控制方法包括：
根据预先设置的位移检测装置，检测液压缸的实际驱动位置，获得液压缸的驱动位移；
将所述驱动位移与预设的液压缸设定位移进行对比，并根据对比的数据差，控制伺服电机的转速和旋转方向；
根据对比的数据差，控制伺服电机的转速包括：
在所述驱动位移与所述液压缸设定位移具有速度差的情况下，根据所述驱动位移，确定液压缸的实际驱动速度；
根据相邻的两次驱动速度，获取相邻两次驱动的速度差，并根据所述速度差和预先设置的前馈增益系数，确定速度前馈量；
根据所述速度前馈量，对所述实际驱动速度进行补偿，并根据补偿后的驱动速度，控制伺服电机的转速；
其中，根据所述驱动位移，确定液压缸的实际驱动速度所采用的公式如下：
Figure QLYQS_1
式中，/>
Figure QLYQS_2
为液压缸的实际驱动速度，/>
Figure QLYQS_3
为位移检测装置采样时刻序列，/>
Figure QLYQS_4
为整个控制周期，/>
Figure QLYQS_5
为滤波系数，其取值区间为/>
Figure QLYQS_6
，/>
Figure QLYQS_7
为液压缸的实际位移；
且，速度前馈量的计算公式为：
Figure QLYQS_8
式中，/>
Figure QLYQS_9
为速度前馈量，/>
Figure QLYQS_10
为前馈增益系数，/>
Figure QLYQS_11
为液压缸设定位移，/>
Figure QLYQS_12
为液压缸的实际驱动速度，/>
Figure QLYQS_13
为整个控制周期，/>
Figure QLYQS_14
为位移检测装置采样时刻序列。
2.根据权利要求1所述的一种结晶器振动驱动装置的控制方法，其特征在于，根据对比的数据差，控制伺服电机的转速还包括：
预先获取的惯性力补偿数据和摩擦力补偿数据，并将惯性力补偿数据和摩擦力补偿数据之和作为负载补偿控制量；
通过所述负载补偿控制量，对补偿后的驱动速度进行二次补偿，并根据二次补偿后的驱动速度，控制伺服电机的转速。
3.根据权利要求2所述的一种结晶器振动驱动装置的控制方法，其特征在于，所述惯性力补偿数据的获取方法为：
根据所述液压缸设定位移，确定与所述液压缸设定位移对应的驱动加速度；
根据所述驱动加速度、液压缸的驱动部件质量及重力，计算得到惯性力补偿数据；
其中，计算惯性力补偿数据的计算公式为：
Figure QLYQS_15
式中，/>
Figure QLYQS_16
为惯性力补偿数据，/>
Figure QLYQS_17
为驱动部件的重力，/>
Figure QLYQS_18
为驱动部件的质量；/>
Figure QLYQS_19
为驱动加速度；/>
Figure QLYQS_20
为液压缸设定位移所对应的设定速度，/>
Figure QLYQS_21
为位移检测装置采样时刻序列。
4.根据权利要求2所述的一种结晶器振动驱动装置的控制方法，其特征在于，所述摩擦力补偿数据的获取方法为：
根据所述液压缸的驱动速度和钢坯的拉速，确定钢坯和结晶器之间的相对速度；
根据钢坯与结晶器之间的摩擦系数和所述相对速度，计算得到摩擦力补偿数据；
其中，计算摩擦力补偿数据的计算公式为：
Figure QLYQS_22
式中，/>
Figure QLYQS_23
为设定的钢坯拉速，/>
Figure QLYQS_24
为液压缸的驱动速度，/>
Figure QLYQS_25
为钢坯和结晶器之间的相对速度，/>
Figure QLYQS_26
为摩擦系数，/>
Figure QLYQS_27
为摩擦力补偿数据，/>
Figure QLYQS_28
为位移检测装置采样时刻序列。
5.一种结晶器振动驱动装置的控制系统，其特征在于，所述控制系统用于权利要求1-4中任意一项所述的结晶器振动驱动装置的控制方法，包括：
确定位移获取模块，用于根据预先设置的位移检测装置，检测液压缸的实际驱动位置，获得液压缸的驱动位移；
伺服电机控制模块，用于将所述驱动位移与预设的液压缸设定位移进行对比，并根据对比的数据差，控制伺服电机的转速和旋转方向。
6.根据权利要求5所述的一种结晶器振动驱动装置的控制系统，其特征在于，所述伺服电机控制模块在根据对比的数据差，控制伺服电机的转速时，在所述驱动位移与所述液压缸设定位移具有速度差的情况下，根据所述驱动位移，确定液压缸的实际驱动速度；根据相邻的两次驱动速度，获取相邻两次驱动的速度差，并根据所述速度差和预先设置的前馈增益系数，确定速度前馈量；根据所述速度前馈量，对所述实际驱动速度进行补偿；并将预先获取的惯性力补偿数据和摩擦力补偿数据之和作为负载补偿控制量；通过所述负载补偿控制量，对补偿后的驱动速度进行二次补偿，并根据二次补偿后的驱动速度，控制伺服电机的转速。
CN202210244336.7A 2022-03-11 2022-03-11 一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统 Active CN114603090B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210244336.7A CN114603090B (zh) 2022-03-11 2022-03-11 一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210244336.7A CN114603090B (zh) 2022-03-11 2022-03-11 一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114603090A CN114603090A (zh) 2022-06-10
CN114603090B true CN114603090B (zh) 2023-06-16

Family

ID=81862596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210244336.7A Active CN114603090B (zh) 2022-03-11 2022-03-11 一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114603090B (zh)

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1203366A (en) * 1967-10-30 1970-08-26 Fellows Gear Shaper Co Electro-hydraulic servo control
JP2003126949A (ja) * 2001-10-17 2003-05-08 Nkk Corp 連続鋳造用タンデッシュの溶鋼流出量制御装置
CN101364114A (zh) * 2008-07-17 2009-02-11 上海宝信软件股份有限公司 自适应与模糊逻辑pid结晶器液位在线控制系统及方法
CN101463847A (zh) * 2008-12-31 2009-06-24 武汉科技大学 一种液压缸带载频率响应测试系统及测试方法
CN101596582A (zh) * 2008-11-13 2009-12-09 东北大学 一种基于Fuzzy-PID的连铸结晶器液位控制方法
CN201382044Y (zh) * 2009-03-11 2010-01-13 江门市蒙德电气有限公司 一种伺服液压多泵并联控制装置
CN101979883A (zh) * 2010-10-21 2011-02-23 武汉科技大学 大型伺服液压缸带载活塞偏摆测试系统及其测试方法
CN102059326A (zh) * 2010-12-24 2011-05-18 中冶南方工程技术有限公司 一种结晶器振动液压缸的控制方法
CN202165353U (zh) * 2010-03-30 2012-03-14 宁波安信数控技术有限公司 高精度液压伺服控制系统
CN102699302A (zh) * 2012-07-10 2012-10-03 中冶赛迪电气技术有限公司 一种板坯连铸结晶器漏钢预报系统及其预报方法
CN202531551U (zh) * 2012-02-23 2012-11-14 中冶南方工程技术有限公司 实现结晶器振动液压缸同步的控制装置
CN103752784A (zh) * 2014-01-23 2014-04-30 中国重型机械研究院股份公司 一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器液压振动系统
JP2017104772A (ja) * 2015-12-07 2017-06-15 大同特殊鋼株式会社 振動装置
CN107070351A (zh) * 2016-12-25 2017-08-18 北京工业大学 一种直线电机驱动柱塞泵恒流量运动规划及控制方法
CN107052283A (zh) * 2017-02-10 2017-08-18 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种结晶器振动控制装置
CN207178353U (zh) * 2017-09-26 2018-04-03 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种连铸结晶器振动节能伺服液压缸及液压系统
CN108087349A (zh) * 2017-12-22 2018-05-29 天水锻压机床(集团)有限公司 一种油缸伺服同步控制系统
CN108873702A (zh) * 2018-07-17 2018-11-23 太原科技大学 一种电液位置伺服控制系统的线性自抗扰控制方法及装置
CN208743638U (zh) * 2018-09-14 2019-04-16 中冶赛迪技术研究中心有限公司 一种直驱式电液伺服结晶器振动控制装置的冷却系统
CN111036865A (zh) * 2020-01-10 2020-04-21 中冶赛迪技术研究中心有限公司 一种电液直驱小方坯连铸结晶器振动驱动装置
CN112989687A (zh) * 2019-12-18 2021-06-18 上海梅山钢铁股份有限公司 一种基于冶金原理的连铸坯角横裂缺陷的预报方法
CN113184732A (zh) * 2020-12-31 2021-07-30 南通中远海运船务工程有限公司 基于流量控制的浮式钻井节能绞车型升沉补偿系统及方法
CN113971326A (zh) * 2021-10-26 2022-01-25 中冶赛迪工程技术股份有限公司 连铸结晶器振动装置剩余寿命预测方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10160175B2 (en) * 2013-01-29 2018-12-25 Aida Engineering, Ltd. Press machine and method for controlling slide of press machine

Patent Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1203366A (en) * 1967-10-30 1970-08-26 Fellows Gear Shaper Co Electro-hydraulic servo control
JP2003126949A (ja) * 2001-10-17 2003-05-08 Nkk Corp 連続鋳造用タンデッシュの溶鋼流出量制御装置
CN101364114A (zh) * 2008-07-17 2009-02-11 上海宝信软件股份有限公司 自适应与模糊逻辑pid结晶器液位在线控制系统及方法
CN101596582A (zh) * 2008-11-13 2009-12-09 东北大学 一种基于Fuzzy-PID的连铸结晶器液位控制方法
CN101463847A (zh) * 2008-12-31 2009-06-24 武汉科技大学 一种液压缸带载频率响应测试系统及测试方法
CN201382044Y (zh) * 2009-03-11 2010-01-13 江门市蒙德电气有限公司 一种伺服液压多泵并联控制装置
CN202165353U (zh) * 2010-03-30 2012-03-14 宁波安信数控技术有限公司 高精度液压伺服控制系统
CN101979883A (zh) * 2010-10-21 2011-02-23 武汉科技大学 大型伺服液压缸带载活塞偏摆测试系统及其测试方法
CN102059326A (zh) * 2010-12-24 2011-05-18 中冶南方工程技术有限公司 一种结晶器振动液压缸的控制方法
CN202531551U (zh) * 2012-02-23 2012-11-14 中冶南方工程技术有限公司 实现结晶器振动液压缸同步的控制装置
CN102699302A (zh) * 2012-07-10 2012-10-03 中冶赛迪电气技术有限公司 一种板坯连铸结晶器漏钢预报系统及其预报方法
CN103752784A (zh) * 2014-01-23 2014-04-30 中国重型机械研究院股份公司 一种小方坯或小圆坯连铸机结晶器液压振动系统
JP2017104772A (ja) * 2015-12-07 2017-06-15 大同特殊鋼株式会社 振動装置
CN107070351A (zh) * 2016-12-25 2017-08-18 北京工业大学 一种直线电机驱动柱塞泵恒流量运动规划及控制方法
CN107052283A (zh) * 2017-02-10 2017-08-18 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种结晶器振动控制装置
CN207178353U (zh) * 2017-09-26 2018-04-03 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种连铸结晶器振动节能伺服液压缸及液压系统
CN108087349A (zh) * 2017-12-22 2018-05-29 天水锻压机床(集团)有限公司 一种油缸伺服同步控制系统
CN108873702A (zh) * 2018-07-17 2018-11-23 太原科技大学 一种电液位置伺服控制系统的线性自抗扰控制方法及装置
CN208743638U (zh) * 2018-09-14 2019-04-16 中冶赛迪技术研究中心有限公司 一种直驱式电液伺服结晶器振动控制装置的冷却系统
CN112989687A (zh) * 2019-12-18 2021-06-18 上海梅山钢铁股份有限公司 一种基于冶金原理的连铸坯角横裂缺陷的预报方法
CN111036865A (zh) * 2020-01-10 2020-04-21 中冶赛迪技术研究中心有限公司 一种电液直驱小方坯连铸结晶器振动驱动装置
CN113184732A (zh) * 2020-12-31 2021-07-30 南通中远海运船务工程有限公司 基于流量控制的浮式钻井节能绞车型升沉补偿系统及方法
CN113971326A (zh) * 2021-10-26 2022-01-25 中冶赛迪工程技术股份有限公司 连铸结晶器振动装置剩余寿命预测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
电液伺服驱动的连铸结晶器激振系统研究;王飞,戴智华,陈奎生;武汉科技大学学报(自然科学版)(01);55-57 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114603090A (zh) 2022-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1947893A (zh) 铝合金轮毂的制造方法
CN101905305A (zh) 铝合金壳体压铸件的高致密度压铸成型方法
CN114603090B (zh) 一种结晶器振动驱动装置、控制方法及控制系统
CN107363230B (zh) 一种在线检测连铸坯液相分数及凝固末端的方法
CN216989801U (zh) 一种结晶器振动驱动装置
CN110548854B (zh) 一种金属制品的锻造控制方法
CN104722738A (zh) 压射装置及成形装置
CN208929189U (zh) 用于中压反重力铸造的浇注机构
CN104358725B (zh) 同步缸控制中间罐升降装置
CN106342000B (zh) 大型铝合金铸件反重力铸造浇铸系统设计方法
CN201127989Y (zh) 一种能采用新铸造方法的铸造模
JP2976854B2 (ja) 連続鋳造方法
CN102699303B (zh) 一种浇注设备及浇注包
JP3569068B2 (ja) 射出成形機の射出制御方法および装置
CN109926564B (zh) 一种ZCuSn10P1合金半固态浆料的制浆成型一体化装置和方法
CN101422815A (zh) 一种新的铸造方法及其铸造模
JPH08318359A (ja) 加圧鋳造方法および装置
JP2789800B2 (ja) かご形回転子の製造方法
CN216656301U (zh) 一种重力反馈的铝液定量保温炉装置
JP2007021585A (ja) ホットチャンバ加圧鋳造機械を駆動する方法とそのためのホットチャンバ加圧鋳造機械
RU2162387C2 (ru) Способ получения непрерывных полос из деформируемого металла и устройство для его осуществления
JPS61279351A (ja) 連続鋳造方法およびその鋳型
CN209886656U (zh) 一种金属铸件浇铸用脱模辅助装置
CN210940114U (zh) 一种热芯浇冒口浇铸模具
JP4132814B2 (ja) 低圧鋳造装置の鋳造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant