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《Smith预估控制在冷带轧机液压AGC前馈_反馈控制系统中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、36液压与气动2008年第12期Smith预估控制在冷带轧机液压AGC前馈-反馈控制系统中的应用王益群,孙孟辉,张伟,刘建,孙福ApplicationonSmithPredictiveControlofFeedforward-feedbackControlSysteminHydraulicAGCofColdRollingMillWANGY-iqun,SUNMeng-hui,ZHANGWei,LIUJian,SUNFu(燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004)摘要:作为消除成品厚差的重要手段,液压AGC前馈-反馈控制系统对于提高板带材的成品精度起着至关重要的作用,但
2、是采用机架后测厚仪进行反馈滞后大,系统稳定性变差,导致控制精度降低。因此,引入Smith预估控制与前馈-反馈控制系统相结合的办法来进行控制,并以某四辊可逆冷带轧机为对象进行仿真研究,取得了良好的效果,系统的控制精度和稳定性都有所提高。关键词:液压AGC;Smith预估控制;滞后;前馈-反馈控制系统中图分类号:TH137;TP278文献标识码:B文章编号:1000-4858(2007)12-0036-040引言液压AGC(AutomaticGaugeControl,板厚自动控制)前馈-反馈控制系统是消除成品厚差的重要控制手段,其采用前馈与反馈相结合的方法,可以弥补前馈AGC的
3、不足。但是由于用机架后测厚仪进行反馈,滞后十分大,使系统不稳定[1]。本文运用液压AGC前图1液压AGC前馈-反馈控制系统图馈-反馈控制系统与Smith预估控制结合的方法式中:Kp为PID调节器比例系数;Ki为PID调节器(Smith-FFC-FBC系统),进行计算机仿真研究,得到了积分时间常数;Kd为PID调节器微分时间常数。良好的控制效果。压下闭环控制器采用PID调节器,其传递函数1液压AGC前馈-反馈控制系统的数学模型为:冷带轧机液压AGC前馈-反馈控制系统主要由1Gc(s)=Kp(1+Ki+Kds)(2)PID控制器、电液伺服阀、液压缸、轧机负载、测厚仪等s元
4、件构成[2]。该控制系统采用厚度外环,在机架前后式中:Kp为PI调节器比例系数;Ki为PID调节器各设两台测厚仪,分别测得机架入口和出口压力,用于积分时间常数;Kd为PID调节器微分时间常数。前馈和反馈控制。内环为压下闭环,有位置内环和压位移传感器采用性能稳定、精度较高的索尼磁尺,力内环两种方式。这样,系统可以采用厚度外环位置可视为惯性环节:内环方式,也可采用厚度外环压力内环方式。外环采KsWs(s)=(3)1+Ts用厚度闭环控制器,内环采用压下闭环控制器。系统方块图如图1所示。收稿日期:2007-05-13厚度外环控制器采用PID调节器,其传递函数基金项目:国家自然基
5、金资助项目(60474044)为:作者简介:王益群(1938),男,安徽萧县人,教授,主要从事1Gc(s)=Kp(1+Ki+Kds)(1)电液伺服、轧机板形板厚控制技术方面的研究。s2007年第12期液压与气动37式中:Ts为位移反馈系数;Ts为位移传感器的时间常2Smith预估控制数。在工业生产过程中,许多系统存在相当大的时间压力传感器也可视为惯性环节:滞后,使控制信号的作用在延迟以后才能反映到被调Kf量上,控制器也不能立即对干扰产生抑制作用,以致目Wf(s)=(4)1+Tf前广泛应用的PID反馈调节都难以适应这样的对式中:Tf为压力反馈系数;Tf为位移传感器的时间常象[
6、4]。这是因为调节器的校正作用在广义对象纯滞数。后时间内对被调节量没有丝毫影响,扰动作用下被调可将位移传感器和压力传感器的传递函数统写为:节量的偏差长时间得不到校正。前馈调节由于按照扰Kfs动量进行及时调节,故对于对象滞后的情况有效。但Wfs(s)=(5)1+Tfs当对象调节通道的纯滞后时间远大于扰动通道纯滞后式中:Kfs为反馈系数;Kfs为传感器的时间常数。时间时,将会给前馈补偿器的实现带来问题。而在实测厚仪传递函数:现动态前馈调节,当存在大滞后时,为获得良好的调节Kv品质,只能在反馈网络中解决。Wv(s)=(6)1+Tvs1959年,SmithO.J.提出了用Smith预估器
7、来式中:Tv测厚仪反馈系数;Tv测厚仪传感器的时间常控制含有纯滞后环节的控制对象,以此来消除控制通数。道纯滞后的影响[5]。当液压执行机构的固有频率h低于50Hz时,伺前馈-反馈(FFC-FBC)控制系统如图3所示[6]。服阀阀芯位移和输入电流的关系可用惯性环节表示:xvKsv=(7)Ics1+sv式中:Ksv阀芯位移对输入电流的放大系数;sv伺服阀固有频率。液压缸的传递函数为:Kc图3FFC-FBC系统方框图Wp(s)=(8)Vt系统的输出信号和扰动信号之间的传递函数为
