分析板带轧机液压agc系统内模控制研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2006年第7期液压与气动l板带轧机液压AGC系统内模控制研究王益群，孙孟辉，张伟，王海芳ResearchontheInternalModelControlintheHydraulicAGCoftheStripMillWANGYi—qun，SUNMeng—hui，ZHANGWei，WANGHai—fang(燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004)摘要：随着用户对冷轧板带的质量要求不断提高，轧机液压压下控制系统的精度也需要继续提高。作为消除来料厚差的重要手段，液压板厚自动控制(AGC)系统对于提高

2、板带材的成品精度起着至关重要的作用。但是，采用机架后测厚仪进行反馈，滞后十分大，特别是低速轧制时，从变形区出口运行到测厚仪往往要几百ms。大滞后的反馈容易使系统不稳定，而且也影响控制精度。因此，引入内模控制策略，采用液压AGC系统与内模控制相结合的办法来进行控制，并以某五机架冷连轧机一机架的具体参数为例进行计算机仿真试验，取得了良好的效果，系统的控制精度和稳定性都有了显著的提高。关键词：液压AGC；内模控制；滞后；板带轧机中图分类号：TH137；TP278文献标识码：B文章编号：1000—4858(2006)07—0001—031前言控制，又由于在

3、设计上考虑了对系统鲁棒性的调整，从由于轧机自动化水平及对板带材的质量要求越来而使内模控制大大提高了使用价值，成为值得在工业越高，所以对轧机执行机构及控制系统性能的要求也上推广的一类控制器。越来越高。其中液压AGC系统是消除成品厚差重要2．1内模控制系统控制手段。但是由于液压AGC系统采用机架后测厚仪进行反馈，滞后十分大。因此效果将受到影响，而且大滞后的反馈容易使系统不稳定。本文运用液压AGC系统与内模控制相结合的控制策略，进行计算机仿真试验，得到了良好的控制效果。图I内模控制系统方框图内模控制(InternalModelControl，简称IMC)

4、作图1给出了内模控制系统的典型方框图，图中为一种独特的控制系统结构，最早产生于过程控制并G。为内模，Gc为内模控制器。内模控制系统有两得到了成功应用。其思想可追溯到1957年Smith提个输入，外界扰动(假设为不可测)D(S)和设定值扰出的时滞补偿器，但作为控制系统设计综合的一般概动R(S)，下面分别讨论：念是由Garcia等建立的J，在单变量和多变量线性连(1)R(s)：0，D(s)≠0。假设模型正确，则可得：续系统中得到了研究应用，并推广到离散系统。其设Y=D(s)[1一Gc(S)G。(s)](1)计思路是将对象模型与实际对象相并联，内模控制器

5、若模型传递函数可逆，则令：取为模型最小相位部分的逆，并通过附加低通滤波器1以增强系统的鲁棒性。与传统的反馈控制相比，它能G(s)(2)够解决反馈时间滞后对系统的稳定性、控制精度所带来的影响。收稿日期：2006—03—202内模控制原理基金项目：国家自然科学基金资助项目(604740~)；河北省内模控制在结构上与Smith预估控制很相似，它自然基金资助项目(E200400022)有一个被称为内模的过程模型，控制器设计可由过程作者简介：王益群(1938一)，男，安徽省萧县人，教授，主要从模型直接求取。内模控制能明显改进对纯滞后过程的事电液伺服控制技术、

6、轧机板形板厚控制技术工作。维普资讯http://www.cqvip.com2液压与气动2006年第7期联立上述两式可得：3液压AGC系统的数学模型Y(S)=0(3)液压AGC系统由若干个厚度自动控制回路组成，即不管外界扰动如何变化，对输出的影响为零。通常由液压压下位置闭环、轧制力补偿系统、测厚仪前这表明本控制器是克服外界扰动的理想控制器。馈及监控系统组成。系统主要由PI控制器、电液伺服(2)D(S)=0，R(S)≠0。由图1可得：阀、液压缸、轧机负载、测厚仪、位移传感器和压力传感(s)=Gc(s)Gp(s)R(s)Gp(s)R(s)(4)器等元件构

7、成3。控制器采用PI调节器时，其传递函数为：由上式可以看到，如果预测模型和实际模型完全匹配，输出完全复现输人。G。(s)=Kp(1+Ki÷)(9)2．2内模控制器设计当液压执行机构的固有频率低于50Hz时，伺服理想内模控制器在实际控制系统中是很难实现阀阀芯位移和输入电流的关系可用惯性环节表示：的。因为G。(S)不完全可逆，如果G。(S)包含滞后环节，则它的逆就会包含超前环节，这样在物理上是不孚T：(、10u)，。1+可实现的；而如果G。(S)包含非最小相位环节，则其~Osv逆会形成不稳定环节。因此，可以将过程模型作因式式中K为阀芯位移对输人电流的放

8、大系数；60分解：为伺服阀固有频率。Gp(s)=Gp+(s)Gp一(s)(5)伺服阀的流量方程为：式中，G。+(S)包含所