针对热轧液压伺服系统非线性控制研究与应用

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1、2010年9月机床与液压Sep．2010第38卷第17期MACHINETOOL&HYDRAULICSVoJ．38No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．17．006热轧液压伺服系统非线性控制研究与应用郭强，孙武，王京，张飞(北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京100083)摘要：液压伺服系统具有典型的非线性特性，如滞回特性、死区特性等，这些非线性特性使得伺服系统在不同运动方向存在动作滞后。如果仪仅采用传统PID控制器进行控制，并不能解决以上问题。以某公司1150mm热轧项目中液压伺服系统精轧区侧导板为例，从理论上分析伺服系统的非线性特性，并结合现场中

2、实际存在的问题，提出一种考虑负载影响的非线性补偿控制器并进行仿真。仿真结果表明补偿后液压缸两个方向的运动特性几乎完全对称，因此其控制效果优于未补偿前的。目前，这种控制方法已应用于该热连轧项目。关键词：液压伺服系统；非线性补偿；侧导板中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：lOOt一3881(2010)17一O18—3ResearchandApplicationofNonlinearControIinHydraulicServoSystemforHotMiIlGUOQiang，SUNWu，WANGJing，ZHANGFei(NationalEngineeringResearchCenterf

3、orAdvancedRollingTechnology，UniversityofScienee&TechnologyBeijing，Beijing100083，China)Abstract：Hydraulicservosystemhastypicalnonlinearcharacters，suchasreverseanddeadzone．Thesenonlinearcharactershasbadinfluenceonthemovingperformanceofthesystem．ThetraditionalPIDcontrolmethodcannotsolvetheproblems．Taki

4、ngthesideguideofhydraulicservosystemof1150millhotmillasanexample，nonlinearcharacterofservosystemwasanalyzedtheoretical·ly，andanonlinearcompensativecontrollerconsideringloadfactorwaspresentedaccordingtoexistingproblemsinfield．Thiscontrolmethodwassimulated．Theresultsshowthatthemovingperformancesofthet

5、wodirectionsarealmostsame，thecontroleffectisbetterthanthatoftheuncompensatedmethod．Thiscontrolmethodhasbeenappliedtothishotmillpr(】ject．Keywords：Hydraulicservosystem；Nonlinearcompensation；Sideguide在现代化的热连轧生产线上，液压伺服系统被广作者以某公司1150mm热轧项目中的精轧侧导泛地应用，如粗轧宽度自动控制、精轧厚度自动控制板为研究对象，采用基于负载压力反馈的非线性补偿以及侧导板位置自动控制、卷取

6、助卷辊位置自动控制方法，并考虑负载力扰动。这种基于负载扰动的非线等。伺服系统中经常使用伺服阀(比例阀)和单出性补偿控制方法更能逼近实际情况，从而为其实际应杆非对称液压缸。由于相比于对称型液压缸来说，单用打下良好基础。出杆液压缸具有工作空间小、构造简单等特点，因而1液压伺服系统非线性特性分析得到了广泛的应用。但是这种液压缸在方向变化时，液压伺服系统一般由控制器(调节器)、电液伺其特性不是对称的，往复运动时差异很大，且动态特服阀(电液比例阀)、液压缸、位移传感器等装置组性变化也很大，由于活塞内缩和外伸方向运动时的活成。塞速度与液压缸油压的关系呈蝶形状，因此人们称之为蝶形曲线，也可以称之为滞回特性。

7、对于滞回特性的研究，目前有许多学者提出不同的解决方案，比如利用李亚普诺夫函数求解自适应控一一制律，利用数字负载压力补偿方法～，或利用在线自适应的方法，都取得了一定的成果。但是上述几种方法要么是基于压强的补偿，要么是忽略负载的图1液压缸往右运动图2液压缸往左运动补偿，不能很好反应负载对这种滞回特性的影响。如图1、2所示，控制器给出的电流(或电压)收稿日期：2009—08—13基金项目：国家高技术研究