四辊卷板机侧辊位移液压控制系统数学模型

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1、文章编号：1672—0121(2015)05—0076—04四辊卷板机侧辊位移液压控制系统数学模型金坤善，宋建丽，李永堂，仉志强(太原科技大学，山西太原030024)摘要：侧辊位移控制对于四辊卷板机卷板工艺和质量控制具有重要意义。本文在分析了控制系统的构成和工作原理，考虑油管、泄漏等诸多因素影响的基础上，建立了符合设备实际工况的四辊卷板机侧辊位移液压控制数学模型。该模型为分析控制系统的动静态特性、负载或供油压力的变化对侧辊位移控制精度的影响提供理论依据。为控制算法的设计，提高系统控制精度和整体性能奠定了研究基础。关键词：

2、四辊卷板机；侧辊位移；数学模型；液压控制系统；三位四通电液比例阀中图分类号：TG315．71；TH137．51文献标识码：ADOI：10．16316／j．issn．1672—0121．2015．05．021O前言线性化建模方式，考虑了软管连接时的情况，但建立液压传动因其传递功率大、静态速度刚度大而在主阀芯位移为自变量的前提下。三位四通电液比在工程技术中得到广泛应用。大型四辊卷板机根据例换向阀，主阀芯的位移大小与位移方向不仅与输j点成圆原理，按照加工工艺，利用侧辊与主传动辊入电流大小相关，且与电磁通电位置有关。为了更好之间

3、的相对位置关系，金属板材在主传动辊旋转运地展开对四辊卷板机侧辊位移控制系统的性能分动驱动下，产生连续弹性弯曲而获得预定形状及卷析，本文通过对四辊卷板机侧辊液压控制结构分析，制精度lll。出于工业过程的需要，大型四辊卷板机主建立了四辊卷板机侧辊位移闭环控制数学模型。传动辊多采用液压马达驱动，但其位置固定，因此改变工作辊之问的相对位置只能依靠侧辊液压缸伸缩1侧辊位移控制的工作原理来实现。四辊卷板机机械结构具有良好的对称性，如图四辊卷板机侧辊位移控制对于卷板工艺和质量1所示。前后下辊部分侧辊部分液压部分控制具有重要作用，而侧辊

4、的位移控制及精度靠液倾0辊分别由压缸驱动控制来实现，且要求控制系统具有良好的型号完全相稳定性、响应特性和控制精度。但液压控制系统本身同的两组平具有非线性特性以及负载的不确定性等因素影响，行液压缸同其动态特性直接影响了四辊卷板机侧辊位移控制精步驱动，实度。因此开展四辊卷板机侧辊位移液压控制系统数现侧辊位置学模型的研究尤为必要。目前国内外学者研究成果的提升和下并不完全适用于四辊卷板机侧辊位移控制。文献【2】降，在侧辊给出了j位四通电液比例方向阀控不对称液压缸的位移液压控图1四辊卷板机侧视图动力机构的传递函数，但是在建模过程中

5、忽略了连制系统中，前后、左右接液压缸和阀之问软管对系统的影响，文献[3]在文驱动元件完全一致，献[2]的基础上考虑了连接管道和工作腔体积弹性模液压控制原理如图2用范围所示。内部状本文以前侧辊为移的影研究对象，将左右液采用非压驱动控制系统看作一个阀控缸系统。该计算机仿系统由电控器、直线位移传感器、液压控图2侧辊液压原理图制系统以及辅助元件等构成。直线位移传感器实时G(S)一XPt一IF(S)S+2S+(—cJ(6)检测液压活塞当前工位，将测量值转换成模拟电信号后与给定值比较，形成位置偏差负反馈。电控器接式中：(1)一先导阀

6、阀芯的固有频率，【o=、／；收到偏差信号后实时控制输出，作用于三位四通电阻尼比，~=Bd2、蕊。液换向阀，最终实现对非对称液压缸的位移和运动由(4)、(6)得电磁先导阀阀芯的运动数学模型：方向的控制，其控制结构如图3所示。G(s)==一Ku／／o$1，(S)l+l八+D，者+(7)2．2主阀芯的数学模型设主阀芯运动控制腔的压力为P，埘，流量为p，则有流量方程图3侧辊位移控制结构图Q~m=Kqmx一K。，(8)式中：一先导阀流量增益；2液压系统数学模型，-一先导阀流量一压力增益。液压控制系统由电液先导比例方向阀、非对称由拉

7、普拉斯变换得液压缸等组成。Q(S)=K(S)一Kf(S)(9)2．1电液先导阀数学模型设在先导阀控置作用下，主阀的位移为，主电液先导阀是由电磁铁、先导阀芯、主阀芯等组阀芯控制腔的有效工作面积和初始体积分别为A、成。设左边电磁铁通电，换向阀右移>0，三位四通阀V，则，主阀的流量方程为：左位工作液压缸提升，反之则下降。因此，当左边电磁Q监+一dPLm(10)阀通电后其电流与主阀芯之间的位移关系确立后，同dpd￡样也适用于右路。本文以左边电磁阀展开讨论。由拉普拉斯变换得2．1．1线圈电流传递函数[51Q~(S)=ASx)+(5

8、)(11)由欧姆定律不考虑主阀芯的液动力影响，主阀芯的力平衡—+(R+R：)(t)(1)方程为式中：“广一线圈两端电压；P，：忱+曰+(12)(t)——输入电流。ddt对式(1)进行拉普拉斯变换得到式中：，——主阀芯位移；GI()==面面1=备(2)液压油阻尼系数；K——对中弹簧c的刚度。式中：K。广一电流电压增益。