可逆式四辊轧机液压 AGC系统的仿真与分析.pdf

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1、２０１４年３月机床与液压Ｍａｒ２０１４第４２卷第５期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０５０４２可逆式四辊轧机液压ＡＧＣ系统的仿真与分析李玉贵１，包野１，郭亚栋１，侯成２（１太原科技大学机械工程学院，山西太原０３００２４；２山重建机有限公司，山东临沂２７６０００）摘要：可逆式四辊轧机液压ＡＧＣ系统作为板带厚度控制的关键机构之一，其动态性能的优劣直接影响板带厚度控制精度。在ＡＭＥＳｉｍ软件中建立

2、液压ＡＧＣ系统的位置控制模型，加入ＰＩＤ控制策略，分析影响其控制性能的因素，从而使可逆式四辊轧机的液压位置压下系统的控制性能得到优化。关键词：可逆式四辊轧机；液压ＡＧＣ系统；ＡＭＥＳｉｍ软件；ＰＩＤ控制中图分类号：ＴＧ３３３７２；ＴＧ３３５５２文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）５－１５４－３ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣＳｙｓｔｅｍｉｎＲｅｖｅｒｓｉｎｇＦｏｕｒｈｉｇｈＭｉｌｌ１，１１２ＬＩＹｕｇｕｉＢＡＯＹｅ，ＧＯＵＹａｄｏｎｇ，

3、ＨＯＵＣｈｅｎｇ（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；２ＳｔｒｏｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，ＬｉｎｙｉＳｈａｎｄｏｎｇ２７６０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＨｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｓｙｓｔｅｍｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｔｒｉｐｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃｏｎ

4、ｔｒｏｌｉｎｒｅｖｅｒｓｉｎｇｆｏｕｒｈｉｇｈｍｉｌｌ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｓｔｒｉｐｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ．ＡＭＥＳｉｍｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｌｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｓｙｓｔｅｍ．ＡｐｐｌｙｉｎｇＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ，ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈ

5、ｅｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＳｏｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｓｙｓｔｅｍｉｎｒｅｖｅｒｓｉｎｇｆｏｕｒｈｉｇｈｍｉｌｌｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｖｅｒｓｉｎｇｆｏｕｒｈｉｇｈｍｉｌｌ；ＨｙｄｒａｕｌｉｃＡＧＣｓｙｓｔｅｍ；ＡＭＥＳｉｍｓｏｆｔｗａｒｅ；ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ随着市场需求的变化，用户对板带材的材质、精较，得到的误差信号对液压缸的位移信号进行调节校度提出了更高的要求。液压ＡＧＣ系统以其具有控

6、制正。当系统的误差信号为零时，液压缸输出为零，轧精度高、响应速度快和过载保护简单可靠的显著特辊停止运动，辊缝调整完毕。其位置控制框图见图［１－２］点，已成为轧机装备水平的重要标志。因此对可１。逆式四辊轧机的液压ＡＧＣ系统的特性进行仿真和分析具有重要的意义。ＡＭＥＳｉｍ作为多学科领域复杂系统建模仿真软件，具体的介绍见文献［３］。它能够直接针对液压系统本身建立物理模型，在此基础上对图１可逆式四辊轧机液压ＡＧＣ系液压元件和系统进行仿真研究［４］。采用ＡＭＥＳｉｍ液压统位置闭环控制的方框图仿真软件，对液压

7、ＡＧＣ位置控制系统进行动态仿真２通过Ｚ－Ｎ整定ＰＩＤ控制参数研究。来了解可逆式四辊轧机液压ＡＧＣ位置控制系Ｚ－Ｎ整定法是由Ｚｉｅｇｌｅｒ（齐格勒）和Ｎｉｃｈｏｌｓ统的运动特性，以及ＰＩＤ控制策略和元件的控制参数（尼克尔斯）提出的经典回路整定技术，在工业领域对液压ＡＧＣ位置控制系统的影响和作用，从而进一内的反馈控制策略中得到广泛应用［５］，主要分为时域步改善系统的性能。分析方法和频域分析方法。文中采用频域响应整定方１液压ＡＧＣ系统位置控制原理法来确定ＰＩＤ控制器的参数，其整定公式［６］如表１。给定初

8、始辊缝的调整设定信号，经控制器和伺服表１Ｚ－Ｎ整定法的频域响应公式放大器作用后，把电信号传递给电液伺服阀，电液伺控制器比例系数Ｋｐ积分时间常数ＴＩ微分时间常数ＴＤ服阀阀口打开，随即就会有一个相应的流量输出，推Ｐ０５Ｋｃ无无动液压缸移动，轧辊也跟随着移动。液压缸输出的位ＰＩ０４Ｋｃ０８Ｔｃ无移信号由位移传感器反馈到输入端，并与给定信号比ＰＩＤ０６Ｋｃ０５Ｔｃ０１２Ｔｃ收稿日期：２０１３－０２－２２作者简介：李玉贵（１９６７—），男，教授，硕士生导师，主要从事先进轧制技术与