镁板轧机液压AGC位置系统的滑模控制研究.pdf

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1、第29卷第1期沈阳化工大学学报Vo1．29No．12015．03JOURNALOFSHENYANGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYMar．2015文章编号：2095—2198(2015)Ol一0043—06镁板轧机液压AGC位置系统的滑模控制研究方铭，樊立萍，刘义(1．沈阳化工大学信息工程学院，辽宁沈阳110142；2．北方重工集团有限公司压延设备分公司，辽宁沈阳110141)摘要：板厚自动控制是镁合金薄板轧机控制系统不可缺少的重要组成部分，其控制的效果直接影响到轧制成品的质量．在对液压厚度自动控制系统的组成和运行机理分析的基础上，建立

2、液压厚度自动控制系统的仿真平台，设计液压厚度滑模变结构控制器．仿真运行结果证明板厚滑模控制方案的有效性．关键词：液压AGC系统；板厚控制；滑模控制doi：10．3969／j．issn．2095—2198．2015．01．010中图分类号：TP273文献标识码：A镁合金是迄今在工程中应用的最轻的金属加了控制系统设计的难度-3j．传统的PID控制结构材料，在国防、航空航天、高速列车、汽车制因存在参数整定困难、控制品质欠佳等问题，已造和通信等领域都已被大量应用，被称为21世越来越不能满足控制要求．纪最具有开发应用潜力的“金属结构材料”．随滑模变结构控制作为一种特殊的鲁棒

3、控制着各行各业对镁合金薄板需求量的不断增长，对方法，在解决不确定非线性系统的控制问题上显镁合金薄板轧制技术提出了更高要求，提高轧机示出巨大的生命力．由于滑动模态可以设计并且装备整体操作精度成为必需．与被控对象参数及扰动无关，这就使得滑模变结板带轧机液压压下自动厚度控制(AGC)系构控制具有响应快速、对参数变化及扰动不灵统凭借精度高、响应速度快等优点成为轧机装备敏、无需系统在线辨识、物理实现简单等优制造业内衡量标准的重要水平．目前，我国较先点，并已成功应用于机器人、电力系统等很多进的轧机均采用液压压下方式控制系统．板带轧实际系统．本文针对轧机液压AGC系统设计基机板

4、厚的控制技术及其理论的发展过程经历了于滑模变结构的位置控制器．粗到精低到高的发展过程．传统的厚度控制系统一般采用经典的PID调节器来实现．常规PID1AGC系统动态建模控制具有原理简单、使用方便、适用性和鲁棒性液压AGC系统包括位置闭环控制和压力闭好等优点，因此被大量应用于工业生产过程控制环控制两部分．在轧制过程中，液压缸一般工作中．镁板轧机板厚控制系统是一个具有非线性、在位置闭环状态．在轧机进行辊缝调零、刚度测试时滞性、时变性、大惯性、多变量耦合等特性的复和油膜厚度测试的过程中，液压缸工作在压力闭杂系统．因为控制对象本身的复杂性，导致控制环控制状态。AC-,C系

5、统的位置闭环控制原理如图对象系统的精确数学模型无法顺利建立，并存在1所示，液压AGC系统组成如图2所示．内部参数和外负载扰动等不确定性，这些因素增收稿日期：2013—10—08基金项目：国家科技支撑计划项目(2012BAF09B01)作者简介：方铭(1988一)，男，辽宁沈阳人，硕士研究生在读，主要从事复杂过程建模与控制等方面的研究．通讯联系人：樊立萍(1965一)，女，山东淄博人，教授，博士，主要从事复杂过程建模与控制等方面的教学与研究沈阳化工大学学报2015焦图1液压AGC系统位置控制原理Fig．1Blockdiagramofpositioncontrolfo

6、rhydraulicAGCsystem位置传感器压头位置传感器油压传感器图2液压AGC系统Fig．2BlockdiagramofthehydraulicAGCsystem式中：Q。帕为伺服阀空载流量；，c为系统输入电1．1伺服阀流；为伺服阀静态流量放大系数；为伺服伺服阀中线圈电流作为系统的输入信号，阀压力流量系数；Ap为负载压力变化．伺服阀的滑阀的负载流量QL作为系统的输出当系统液压执行机构固有频率W低于5O信号，可得到负载流量方程为—m：Hz时，伺服阀动态特性一般可用一阶环节表示：√，(1)警=；(4)式中：Q为伺服阀负载流量；为滑阀面积梯当系统液压执行机构固有

7、频率高于50Hz度或面积增益；Cd为流量系数；p。为油源压；p时，可用二阶环节表示，即为执行元件负载压；为阀芯位移；p为油液密Q。砷，度．甄s22~~v因为伺服阀具有高度非线性，为方便控制器w’w。⋯的设计，对Q进行线性化，可得：。．△Q：v0一△p；(2)L2液压缸a。砌=KsIc，(3)液压缸中控制容积实际变化量为：第1期方铭，等：镁板轧机液压AGC位置系统的滑模控制研究45AV=Vo一△—Vc1=XpA。，(6)数；为活塞上其他负载，可表示为：式中：。为控制容积中油液泄漏量；为液压缸FL=WAh=W(hi一h)+，(13)活塞位移；A。为液压缸活塞面积．传送

8、到油缸内其