基于ADAMS的立式活套系统建模方法研究

2018-09-04

制造业自动化 2018年8期

（北京机械工业自动化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

带钢作为一种钢铁产品，是重要的工业原料，广泛应用于航空航天、汽车制造、石油化工、家用电器等领域。现实生活中，人们对带钢的品种、规格和质量的要求日益增加，这也对带钢生产线相关的控制系统提出了更高的要求。活套控制是带钢生产线的关键技术之一，其控制效果的好坏，直接影响着带钢产品的性能。

较早应用到活套系统的方法有传统的PID控制、互不相关控制（解耦多变量控制）、最优多变量控制等。近年来，多种智能控制策略逐渐应用到活套系统的研究中，比如模糊控制、神经网络、专家系统、预测控制、内模控制等。

上述方法各有优缺点，但或多或少都离不开对活套系统数学模型的依赖。本文提出了基于ADAMS的建模方法，从虚拟样机的角度出发，对立式活套系统建模方法进行研究。

1 活套系统介绍

1.1 活套系统分类

活套按结构分类一般可以分为卧式活套和立式活套两种[1]。卧式活套和立式活套各有特点，两者之间的对比，如表1所示。

活套按驱动方式分类一般可以分为电动活套、液压活套和气动活套三种[2]。电动活套、液压活套和气动活套各有特点，三者之间的对比，如表2所示。

表1 卧式活套和立式活套的对比

表2 电动活套、液压活套和气动活套的对比

1.2 立式活套系统结构

本文的研究对象是典型的立式电动活套系统。立式活套系统的设备组成主要有活套车及动辊组、活套定辊组、带钢、平衡重、滑轮、链条、电机等[3]。立式活套结构图如图1所示。带钢在立式活套系统中穿梭，通过改变活套车及动辊组的竖直高度，改变立式活套系统的套量，从而调节带钢的张力，控制带钢张力在一定范围内波动。

图1 立式活套系统结构图

2 ADAMS软件介绍

2.1 ADAMS软件概述

ADAMS，即机械系统动力学自动分析（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems），该软件是美国机械动力公司（Mechanical Dynamics Inc.）（现已并入美国MSC 公司）开发的虚拟样机分析软件。ADAMS是一款在全世界范围内应用最广泛的机械动力学软件，其功能十分强大，可以将建模和求解集于一体。

2.2 ADAMS/Exchange模块

ADAMS/Exchange模块为ADAMS软件与其他CAD/CAM/CAE软件之间的几何数据交换提供了工业标准的接口。通过ADAMS/Exchange模块，用户可以将所有来源于产品数据交换库的标准格式的几何外形进行双向数据传输，标准格式包括IGES、STEP、DWG、Parasolid等[4]。

以SolidWorks软件为例，将SolidWorks文件保存为Parasolid（*.x_t）格式，当用户将SolidWorks三维模型传输到ADAMS中时，只要在ADAMS软件界面下从“File”下拉菜单中选择“Import”命令，打开“File Import”对话框，如图2所示。ADAMS/Exchange模块能自动地将几何图形转换到ADAMS软件中，此方法的优点是无需再重新建模，几何定义准确，信息丢失少。