浅析模糊控制的液压滚切式双边剪同步性研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第l期(总第182期)机’械工程与自动化No．12014年O2月MECHANICALENGINEERING8LAUT()MATI()NFeb．文章编号：1672·64l3(2O14)O1—0178—03基于模糊控制的液压滚切式双边剪同步性研究郭亚栋，李玉贵，张王侠，韩贺永，包野，曾昭颖(太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原03O024)摘要：双边剪的剪切同步性能是其重要的技术指标之一．其同步精度的高低直接影响到钢板的剪切质量。针对液压滚切式双边剪两侧剪刃剪切出现偏载时，传统PID控制策略无法满足要求精度这

2、一情况．通过在传统PID控制器基础上加入模糊PID自适应控制器来实现双边剪固定侧与移动侧的液压缸同步动作控制。运用AMESim和MATLAB联合仿真。得到的结果表明该方法明显提高了两侧剪刃在负载不均时的同步精度。关键词：模糊控制；双边剪；同步性中国分类号：TG333．21文献标识码：A0引言的输出位移。其中，将从动缸活塞杆的位移与主动缸由于轧制工艺设计的缺陷，中厚板在轧制过程中活塞杆的位移比较并做差，将差值输入到模糊控制器边部会出现波浪。双边剪作为钢铁生产线上重要的精中，通过模糊控制器的计算，将处理好的数值反馈到从整设备，用于剪切钢板两边有缺陷

3、的边部。液压滚切动缸的输入，通过与系统给定输入整合来作为从动缸式双边剪以其新颖独特的剪切方式与方便可靠的控制信号的输入。方法正在逐步替代传统的机械式双边剪。而目前在双边剪两侧剪刃的同步性方面，大多数的液压双边剪均l厂———位置同步模糊算法卜．_————采用传统PID的控制方法，由于剪切过程中负载变换频繁，并且两侧剪刃存在着或多或少的偏载，传统的PID控制方法虽然能满足钢厂的一般生产要求，但是图l同步控制方框图在其同步的精确性与响应时间上还是有着一定的不由于AMESim有着专门针对流体仿真的工具箱，足。尤其当两侧剪刃所受负载相差较大时，其同步精在

4、建模过程中可以大大提高建模效率，因此液压伺服度受到明显影响。本文以绍兴某钢厂生产线上4300系统部分用AMESim来搭建；又由于MATLAB对数全液压滚切式双边剪为研究对象，在传统的PID控制学模型有着较深刻的理解，遂将模糊控制部分在基础上加入了模糊PID自适应控制，改善了系统的性MAI'LAB／Simulink下建模。能，并且大大提高了两侧剪刃在出现偏载时的同步精1．1系统在AMESim下的建模度。依照图l的控制流程搭建好模型，并根据表l设1在AMESim／MATLAB中建立模型置阀与缸的各项主要参数，在AMESim环境下搭建的本文所研究的剪

5、切同步是双边剪固定侧与移动侧模型如图2所示。两侧驱动剪刃运动的液压缸的同步，即通过合理的控1．2模糊控制器的建立制策略来实现两侧剪刃的同步滚动剪切。其主要方法本文中所采用的模糊控制器使用二维模糊输入，是在电液位置伺服系统的基础上通过模糊PID自适模糊控制过程框图如图3所示。从图3中可以看出输应控制来实现两液压缸的位置同步，其同步控制方框入偏差和偏差的变化率，首先分别经过量化因子如图l所示。K和K变换到模糊论域上，得到和，然后经过信号首先输入到两侧的PID控制器，经整定后传模糊化环节，生成模糊论域上的两个模糊集E，Ec，接递给相应的伺服阀，再由伺

6、服阀来控制液压缸活塞杆着进行模糊控制逻辑推理，得到模糊论域上的输出模收稿日期：2013一O5—2,1；修阐H期：2013—06—10作者简介；郫亚株(1987)，男，⋯西长治人，在凌硕斗：研究生，研究方向：轧钢设备设计及控制研究。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com·l8O·机械工程与自动化2014年第l期增大的趋势，此时的期望是迅速减小两缸间的差距，因以看出从动缸的滞后现象得到了明显的改善，并且两此，控制器的输出应为正大，即加快从动缸的运动。缸的位置偏差控制在要求范围之内。(2)当偏差e及其变化率e适中时，

7、两缸虽然有0．60O．5O一定的同步差距，但此时需要以稳定系统为主，因此输0．40目出应为正中。0．3OO．2O1(3)当偏差e和e负大时，从动缸的位移已经超0．10过了主动缸，并且有着逐渐增大的趋势，这时期望从动02468lO12024681012缸慢下来，因此控制器的输出为负大，即减慢从动缸的t／st／s(a)两液压缸位移曲线(b)两液压缸位移差值曲线运动。图8在PID控制下两缸出现偏载时的位移曲线与差值曲线2仿真结果与分析0．60(1)首先给定两缸相同的外力负载F一40000．50kN，得到两缸的位移及位移差见图7。从图7中可以0．400

8、．3O看出，当两缸所受负载相同时，两缸同步性较好，位移O．2O最大差值为2．6Film，满足工作要求。此时的系统并0．1OO246810120Z468