關(guān)于軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)內(nèi)?？刂频姆治鎏剿?/h1>
2014-01-01 00:00:00吳英武
中國(guó)機(jī)械 2014年5期
摘要：在科技水平不斷提高的推動(dòng)下，軋機(jī)液壓壓下控制系統(tǒng)正朝著更加精確的方向發(fā)展。AGC（即液壓板厚自動(dòng)控制）系統(tǒng)在壓制加工中發(fā)揮著特別關(guān)鍵的作用，然而，引入機(jī)架后測(cè)厚儀予以反饋，發(fā)現(xiàn)滯后問題較為嚴(yán)重，尤其是低速軋制時(shí)更為明顯，由變形區(qū)出口位置運(yùn)至測(cè)厚儀一般耗用幾百ms。這一問題增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，對(duì)控制精度的不良影響尤為明顯。所以，本文基于軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)內(nèi)?？刂七M(jìn)行深入分析，以期解決上述問題。
關(guān)鍵詞：軋機(jī)；AGC系統(tǒng)；內(nèi)?？刂?；分析
1.AGC系統(tǒng)概述
液壓AGC系統(tǒng)是一個(gè)綜合系統(tǒng)，包含多個(gè)厚度自動(dòng)控制回路，除了液壓壓下位置閉環(huán)及軋制力補(bǔ)償系統(tǒng)之外，還包括測(cè)厚儀前饋和監(jiān)控系統(tǒng)等[1]，其主要構(gòu)成元件包括：1）PI控制器；2）電液伺服閥；3）液壓缸；4）軋機(jī)負(fù)載；5）測(cè)厚儀；6）位移傳感器；7）壓力傳感器[2]。
在成品厚差控制中，液壓AGC系統(tǒng)發(fā)揮著不可或缺的作用，然而，引入機(jī)架后測(cè)厚儀予以反饋，發(fā)現(xiàn)滯后問題較為嚴(yán)重，所以，在運(yùn)用液壓AGC系統(tǒng)的同時(shí)，如何結(jié)合內(nèi)模控制的運(yùn)用，便成了業(yè)內(nèi)人士研究的熱點(diǎn)問題。
2.內(nèi)?？刂?/p>
2.1.優(yōu)勢(shì)
在結(jié)構(gòu)方面，內(nèi)?？刂坪蚐mith預(yù)估控制之間存在極大的相似之處，其突出特點(diǎn)在于存在一個(gè)“內(nèi)?！钡倪^程模型，通過該模型可實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器的設(shè)計(jì)與制作。內(nèi)?？刂凭哂兄T多優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)純滯后過程的有效控制和改善，再加上在設(shè)計(jì)方面融入了調(diào)整系統(tǒng)魯棒性的理念，因而大幅提高了內(nèi)模控制本身所具有的使用價(jià)值，為其在工業(yè)領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.2.原理
2.2.1.內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)
圖1 內(nèi)模控制系統(tǒng)方框圖
2.2.2.內(nèi)?？刂破髟O(shè)計(jì)
3.內(nèi)?？刂破髟谲垯C(jī)液壓AGC系統(tǒng)中的應(yīng)用
在軋機(jī)中，引入機(jī)架后測(cè)厚儀反饋后，滯后效果相當(dāng)明顯，尤其是低速軋制時(shí)更為明顯，由變形區(qū)出口位置運(yùn)至測(cè)厚儀一般耗用幾百ms。這一問題增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，對(duì)控制精度的不良影響尤為明顯。
為控制甚至消除上述問題，本文嘗試引入內(nèi)模控制策略，經(jīng)由仿真試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該做法確實(shí)能夠顯著提高系統(tǒng)穩(wěn)定性以及控制精度。以某五連軋機(jī)一機(jī)架為例，借助計(jì)算機(jī)予以仿真分析，得到了如圖2所示的液壓AGC系統(tǒng)響應(yīng)曲線[3]。
圖2 液壓AGC系統(tǒng)響應(yīng)曲線
4. 閉式機(jī)架模型
該機(jī)架可當(dāng)作對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì)待，因而可取1/4結(jié)構(gòu)建立模型。考慮到最大應(yīng)力通常發(fā)生在壓下螺母孔過渡圓角、機(jī)架對(duì)稱平面二者相交點(diǎn)位置，為實(shí)現(xiàn)降低該位置應(yīng)力值的目的，該圓角將采用所謂的平挖圓?。ㄔ斠妶D3）。在計(jì)算時(shí)，取E=2.1Mpa，V=0.3（E為彈性模量；V為泊松比）。采用SOLID45六面體單元（8節(jié)點(diǎn)）以及SOLID95六面體單元（20節(jié)點(diǎn)），與此同時(shí)，在兩種單元過渡位置采用SOLID92四面體金字塔單元（10節(jié)點(diǎn)）。單元總數(shù)共計(jì)12754個(gè)，節(jié)點(diǎn)總數(shù)共計(jì)17156個(gè)。模型如圖4所示。
圖3 機(jī)架示意圖 圖4 機(jī)架總體模型
5.結(jié)束語(yǔ)
采用液壓AGC系統(tǒng)和內(nèi)?？刂朴袡C(jī)結(jié)合的辦法，能夠明顯改善液壓AGC系統(tǒng)原本存在的大滯后問題，大幅提升其動(dòng)態(tài)品質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫孟輝，王益群. 冷帶軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)板厚控制策略研究[J]. 液壓與氣動(dòng)，2010，10：15-17.
[2]包野，李玉貴，侯成，王高平. 模糊控制在可逆式四輥軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化，2013，05：137-139.
[3]王希娟，馮景曉，韋煒. 預(yù)測(cè)控制在軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 重型機(jī)械，2007，04：16-19.
摘要：在科技水平不斷提高的推動(dòng)下，軋機(jī)液壓壓下控制系統(tǒng)正朝著更加精確的方向發(fā)展。AGC（即液壓板厚自動(dòng)控制）系統(tǒng)在壓制加工中發(fā)揮著特別關(guān)鍵的作用，然而，引入機(jī)架后測(cè)厚儀予以反饋，發(fā)現(xiàn)滯后問題較為嚴(yán)重，尤其是低速軋制時(shí)更為明顯，由變形區(qū)出口位置運(yùn)至測(cè)厚儀一般耗用幾百ms。這一問題增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，對(duì)控制精度的不良影響尤為明顯。所以，本文基于軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)內(nèi)?？刂七M(jìn)行深入分析，以期解決上述問題。
關(guān)鍵詞：軋機(jī)；AGC系統(tǒng)；內(nèi)?？刂?；分析
1.AGC系統(tǒng)概述
液壓AGC系統(tǒng)是一個(gè)綜合系統(tǒng)，包含多個(gè)厚度自動(dòng)控制回路，除了液壓壓下位置閉環(huán)及軋制力補(bǔ)償系統(tǒng)之外，還包括測(cè)厚儀前饋和監(jiān)控系統(tǒng)等[1]，其主要構(gòu)成元件包括：1）PI控制器；2）電液伺服閥；3）液壓缸；4）軋機(jī)負(fù)載；5）測(cè)厚儀；6）位移傳感器；7）壓力傳感器[2]。
在成品厚差控制中，液壓AGC系統(tǒng)發(fā)揮著不可或缺的作用，然而，引入機(jī)架后測(cè)厚儀予以反饋，發(fā)現(xiàn)滯后問題較為嚴(yán)重，所以，在運(yùn)用液壓AGC系統(tǒng)的同時(shí)，如何結(jié)合內(nèi)模控制的運(yùn)用，便成了業(yè)內(nèi)人士研究的熱點(diǎn)問題。
2.內(nèi)?？刂?/p>
2.1.優(yōu)勢(shì)
在結(jié)構(gòu)方面，內(nèi)?？刂坪蚐mith預(yù)估控制之間存在極大的相似之處，其突出特點(diǎn)在于存在一個(gè)“內(nèi)?！钡倪^程模型，通過該模型可實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器的設(shè)計(jì)與制作。內(nèi)?？刂凭哂兄T多優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)純滯后過程的有效控制和改善，再加上在設(shè)計(jì)方面融入了調(diào)整系統(tǒng)魯棒性的理念，因而大幅提高了內(nèi)模控制本身所具有的使用價(jià)值，為其在工業(yè)領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.2.原理
2.2.1.內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)
圖1 內(nèi)模控制系統(tǒng)方框圖
2.2.2.內(nèi)?？刂破髟O(shè)計(jì)
3.內(nèi)?？刂破髟谲垯C(jī)液壓AGC系統(tǒng)中的應(yīng)用
在軋機(jī)中，引入機(jī)架后測(cè)厚儀反饋后，滯后效果相當(dāng)明顯，尤其是低速軋制時(shí)更為明顯，由變形區(qū)出口位置運(yùn)至測(cè)厚儀一般耗用幾百ms。這一問題增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，對(duì)控制精度的不良影響尤為明顯。
為控制甚至消除上述問題，本文嘗試引入內(nèi)模控制策略，經(jīng)由仿真試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該做法確實(shí)能夠顯著提高系統(tǒng)穩(wěn)定性以及控制精度。以某五連軋機(jī)一機(jī)架為例，借助計(jì)算機(jī)予以仿真分析，得到了如圖2所示的液壓AGC系統(tǒng)響應(yīng)曲線[3]。
圖2 液壓AGC系統(tǒng)響應(yīng)曲線
4. 閉式機(jī)架模型
該機(jī)架可當(dāng)作對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì)待，因而可取1/4結(jié)構(gòu)建立模型。考慮到最大應(yīng)力通常發(fā)生在壓下螺母孔過渡圓角、機(jī)架對(duì)稱平面二者相交點(diǎn)位置，為實(shí)現(xiàn)降低該位置應(yīng)力值的目的，該圓角將采用所謂的平挖圓?。ㄔ斠妶D3）。在計(jì)算時(shí)，取E=2.1Mpa，V=0.3（E為彈性模量；V為泊松比）。采用SOLID45六面體單元（8節(jié)點(diǎn)）以及SOLID95六面體單元（20節(jié)點(diǎn)），與此同時(shí)，在兩種單元過渡位置采用SOLID92四面體金字塔單元（10節(jié)點(diǎn)）。單元總數(shù)共計(jì)12754個(gè)，節(jié)點(diǎn)總數(shù)共計(jì)17156個(gè)。模型如圖4所示。
圖3 機(jī)架示意圖 圖4 機(jī)架總體模型
5.結(jié)束語(yǔ)
采用液壓AGC系統(tǒng)和內(nèi)?？刂朴袡C(jī)結(jié)合的辦法，能夠明顯改善液壓AGC系統(tǒng)原本存在的大滯后問題，大幅提升其動(dòng)態(tài)品質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫孟輝，王益群. 冷帶軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)板厚控制策略研究[J]. 液壓與氣動(dòng)，2010，10：15-17.
[2]包野，李玉貴，侯成，王高平. 模糊控制在可逆式四輥軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化，2013，05：137-139.
[3]王希娟，馮景曉，韋煒. 預(yù)測(cè)控制在軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 重型機(jī)械，2007，04：16-19.
