浅析模糊pid控制的步进梁液压系统改造

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1、学兔兔www.xuetutu.coml訇似基于模糊PID控制的步进梁液压系统改造ofthewalkingbeamhydraulicsystembasedonthefuzzyPIDcontrol毛阳，涂福泉，张小波，~J／Jx双MAOYang，TUFu—quan，ZHANGXiao—bo，LIUXiao—shuang(武汉科技大学冶金装备与控制教育部重点实验室，武汉430081)摘要：轧钢过程中步进梁通过上升、前进、下降和后退的动作把料坯送入加热炉中，步进梁的工艺落后会导致故障频繁、加热后板型质量差和效率低等问题

2、。本文基于武钢一热轧步进梁工作中出现设备老化等问题，从原系统的工作原理入手，分析了原步进梁液压系统问题产生的原因。根据成因设计了新的液压系统，运用模糊PID对系统进行控制，通过设置合理的参数，结合Matlab／simulinK仿真模型，得出步进梁升降系统的速度和位移曲线，最终解决了步进梁在具体工作中的问题，取得了较好的效果，验证了新设计的可行性以及优越性。关键词：步进梁；液压控制系统；模糊PID；MATLAB／simumk仿真中图分类号：TF31文献标识码：B文章编号：1009—0134(2013)12(下)-

3、0008-04Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2013．12(下)．030引言工作，系统中的步进梁的预定速度曲线是通过系统的AD阀的增减来调节系统的流量，进而实现其钢坯在加热炉中加热可以减少轧制阻力，改速度控制。步进梁液压系统正常工作时，加减阀善轧制效果。步进梁时钢坯在加热炉中的运送机仅中位和右位被使用。生产过程中，步进梁改变构，工作性能的好坏直接影响钢坯加热质量。武钢1700mm热连轧带钢厂，是上世纪70年代从日本工况时，通过改变加减阀的工作位置，使处于通流的供油支路数量改变，来控制

4、步进梁的运行速引进的成套设备，轧机所配备的步进式加热炉，度。而步进梁在各工况下的工作时间，由单向节每座最大装钢量约600吨，活动炉底自重约330吨，总计近千吨]。机构在75秒钟的时间里完成一流阀中位与右位的工作时间来调节。该系统为旁路节流调速回路，通过加减阀控制系统流量的大次步进循环动作，无论是效率，还是其创造的企业效益以及工艺的先进性，在当时来看均处于国内前列。此套设备自安装沿用至今，已历经30余载，其步进梁设备在工作中出现步进梁故障频繁、加热后板型质量差、加热效率低等问题，不能满足现在生产工艺的要求。1原步

5、进梁液压系统武钢一热轧加热炉步进梁改造前压原理图如图1所示，原液压系统中，液压泵站只有三台主图1改造前液压原理简图泵供油，且三台主泵连续不断的收稿日期：2013-09-23作者简介：毛阳(1990一)，女，硕士，主要从事机电一体化方面的7上作。[81第35卷第12期2013—12(下)学兔兔www.xuetutu.com、I訇小与步进梁的运动速度，利用时间继电器与极限开关确定加减阀在各个工况下的工作时间，这种控制方式比较落后，步进梁的运动不能实现无极调速，其速度曲线有跳跃，存在刚性冲击现象。此外随着步进梁工作时

6、间的增长，设备老化和磨损现象加剧，各种零件之间的配合精度以及零件自身的结构精度均出现较大的误差，元件磨损造成的零件精度过低引起步进梁的液压系统运行不稳定，工作过程中振动JJH,~，进而影响钢坯加热质量。2步进梁液压控制系统改造原系统存在的问题主要在于回路的调速方式不合理、控制精度低和液压元器件通流能力的上限低等。在设计新的液压系统中，采用比例调速系统，同时在系统中采用插装阀来提升系统的油路通流能力，并采用比例节流阀与压力补偿器的1．5、7、8、9．插装换向阀；2、1O．换向阀；3．插装减压阀；4．比例节流阀组合

7、来提高速度的控制精度，设计的步进梁升降6插装单向阀：11．插装溢流阀；l2、l5．溢流阀；l3、16．插装液控单向阀系统图如图2所示。l4、17．液压缸；18，19速度位移传感器步进梁的升降液压系统的工作过程主要由上图2改造液压系统原理图升回路和下降回路组成。步进梁上升时采用的是的位移电流信号经比例放大器放大后，输入电磁进油路节流调速回路，液压油经插装电磁换向阀铁产生驱动力，调节比例调速阀的节流面积，1，插装减压阀3，比例节流阀4，流经比例节流阀控制系统的流量，调节平移缸和升降缸的运动速的液压油，经插装单向阀6

8、，插装液控单向阀13与度，进而推动步进梁工作，步进梁的位移通过位16进入液压缸的下腔，推动步进梁上升。液压缸置传感器反馈与系统给定信号比较，将差值作为下腔的液压油经插装电磁换向阀8，插装溢流阀输入，动态的调节步进梁的达到指定位移。在工11，返回油箱。步进梁下降时采用的是回油路节程运用中，通常使用PID对系统进行校正控制，但流调速回路。压力油经插装减压阀10，插装换向步进梁的控制现场环境