关于轧机液压AGC系统内模控制的分析探索.pdfVIP

严、 a U l1ll 学术 关于轧机液压AGC系统 内模控制的 分析探索 东北大学机械工程与自动化学院 ＼交通大学一吴英武 摘要 ： 在科技水平不断提高的推动下 ，轧机液压压下控制系统正朝着更加精确的方向发展。AGC(即液压板厚自动控制)系统在压制加工中发 挥着特别关键的作用 ，然而 ，引入机架后测厚仪予以反馈 ，发现滞后问题较为严重 ，尤其是低速轧制时更为明显 ，由变形区出口位置运至测厚 仪一般耗用几百ms。这一问题增加了系统的不稳定性 ，对控制精度的不良影响尤为明显。所以 ，本文基于轧机液压 AG~系统内模控制进行 深入分析 ，以期解决上述问题。 1．AGC系统概述 G p(s)，记为 (4)，由式 (4)可知，假若预 轧机一机架为例，借助计算机予以仿真分析，得 液压AGC系统是一个综合系统，包含多个厚 测模型、实际模型二者百分百匹配，那么可实现 到了如图2所示的液压A6C系统响应曲线 [3]。 度 自动控制回路，除了液压压下位置闭环及轧制 输出完全复现输入。 力补偿系统之外，还包括测厚仪前馈和监控系统 2．2．2．内模控制器设计 鹄n —一 厂 一 等 [1]，其主要构成元件包括：1)PI控制器；2) 由于G P(S)无 法 实现 完全 可逆，一旦 rj=i 。最弱— 下r葡 tt$ |，- 电液伺服阀；3)液压缸：4)轧机负载 5)测厚 G p(S)涉及滞后环节，那么它的逆就会涉及超 I)来加内基控翻 b】地内曩控制 6)位移传感器；7)压力传感器 [2]。 前环节，但是，当G p(s)涉及非最小相位环 图2液压AGC系统响应曲线 在成品厚差控制中，液压A6C系统发挥着不 节时，那么它的逆便会产生所谓的不稳定环节。 4．闭式机架模型 可或缺的作用，然而，引入机架后测厚仪 以反 所 以，可对过程模型进行如下因式分解处理， 某 闭式 机 架 的主 要 尺 寸信 息如 下： 馈，发现滞后问题较为严重，所以，在运用液压 G P(S)=G D+(S)G p一(S)，记为 (5)， (5) B=l650mm、R1=1OOmm、R2=lOOmm、R7=5Omm、 AGC系统的同时，如何结合 内模控制的运』}]，便 式中G p+(S)的涵盖了全部纯滞后以及右半平面 K=8OOn~n、BW=405Omm、H=5OOOmm。 成了业 内人士研究的热点问题。 的零点；G p一(s)则涵盖了单位圆内零点。如此 该机架可当作对称结构对待，因而可取 1／4 2．内模控制 一 来，便可得到 (s)=f／G p (S)，记为 (6)， 结构建立模型。考虑到最大应力通常发生在压下 2．1．优势 式 (6)中，f指的是静态增益为 1的低通滤波器。 螺母孔过渡圆角、机架对称平面二者相交点位 在结构方面，内模控制和Smith预估控制之 对于内模控制器而言，其原理在于有效分离 置，为实现降低该位置应力值的目的，该圆角将 间存在极大的相似之处，其突出特点在于存在一 出模型中的两大因子，一个是纯滞后因子，另一个 采用所谓的平挖 圆弧 (详见图3)。在计算时， 个 “内模”的过程模型，通过该模型可实现对控 是非最小相位部分，然后以剩下部分为 目标对象， 取E=2．1Mpa，V=O．3(E为弹性模量；v为泊松