森吉米尔轧机液压AGC系统的实验研究.pdf

4 2 煤矿机 电 2 0 0 8年第3期 森吉米尔轧机液压 A G C系统的实验研究 江海兵 ， 郑家锦 ， 周兆忠 衢州学院 机电控制工程系， 浙江 衢州 3 2 4 0 0 0 f 摘要 根据液压A G C系统控制性能设计出液压A G C模拟控制系统， 通过模拟控制实验结果得 知 系统 的惯性、 油压 、 流量 ， 以及蓄能器的压力对系统的控制性能影响较大。 关键词 液压 A G C系统； 模拟试验； 结果分析 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 8 0 3 0 0 4 2 0 2 Te s t St u d y o f H y d r a u l ic AGC Sy s t e m o f S e n d z i mi r Ro l l i n g Mi l l J I A NG H a 1 ． b i n g， Z H E N G J i a - fi n ， Z H OU Z h a o - z h o n g D e p a r t me n t o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t ri c C o n t r o l E n g i n e e ri n g ，Q u z h o u C o l l e g e ，Q u z h o u 3 2 4 0 0 0， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e c o n t r o l p e r f o r ma n c e o f h y d r a u l i c AGC s y s t e m， a s i mu l a t i o n c o n t r o l s y s t e m i s d e v e l o p e d ．T h e r e s u l t o f s i mu l a t i o n c o n t r o l t e s t s h o w s t h a t t h e i n e r t i a ．o i l p r e s s u r e ，fl o w r a t e a n d a c c u mu l a t o r ’ s p r e s s u r e g r e a tly i n flu e n c e t he p e r f o r ma n c e c o n t r o l o f t h e s y s t e m． Ke y wo r d sh y d r a u l i c AGC s y s t e m；s i mu l a t i o n t e s t ；a n a l y s i s o f r e s u l t 1 引言 随着国民经济的高速发展和科学技术 的不断进 步 ， 轧钢系统已朝向 自动化 、 高速化和高精度方 向发 展 。液压 A G C系统 也称 F M V阀控缸系统 其动静 态性能的好坏直接影响着带钢的品质 ， 所以研究森 吉米尔轧机上液压 A G C系统 的动、 静态特性 ， 对提 高轧钢系统 的性能和带钢的品质具有重要 的意义。 2 系统工作原理 图 1 为森吉米尔轧机上液压 A G C系统的工作 原理图。当 F MV阀的阀芯从零位开始 向左运动时 ， 液压油通过 F MV阀左边 的压力油 口进入液压缸 的 上腔 ， 推动液压缸活塞向下运动 ， 实现轧机轧辊的压 下动作； 当 F MV阀的阀芯从零位开始 向右运动时 ， 液压缸上腔的液压油通过 F MV阀的回油口回油箱 ， 液压缸活塞在蓄能器压力推动下向上运动， 实现轧 机轧辊 的抬起动作。 3 模拟控制系统 为了了解冷轧硅钢机上液压 A G C系统动态性 能以及运行环境， 在实验室建立了一套液压 A G C系 图 1 A GC 系统工作原理 图 1一蓄能器 ； 2一F MV阀 ； 3一液压缸 统的模拟控制系统 ， 系统 的原理如图 2所示 。模拟 系统主要由油源、 强力马达伺服阀 F M V阀 、 流量 测试缸、 位移传感器、 蓄能器、 数据通信接口、 控制计 算机、 伺服放大器及其它一些辅件组成。其工作原 理如下 控制计算机发出指令信号， 通过 D ／ A转换 器输送到伺服放大器， 经过伺服放大器将微弱电流 控制信号放大成电流信号 一 7 A～ 7 A ， 电流通过 F MV阀的线圈， 驱动 阀芯运动 ， 控制液压油 的压力 和方向， 使测试缸活塞左右运动。计算机对位移传 感器和阀芯输出的信号进行采集并进行数据处理。 蓄能器在油缸前进的过程中充当负载， 在油缸返回 的过程中提供返 回压力 。 维普资讯 2 0 0 8 年第3 期 煤矿机 电 4 3 油源 图 2 液压 A GC模拟控 制系统 1 一蓄能器 ； 2一测试液压缸 ； 3一位移传感器 ； 4一A ／ D、 D ／ A接 口板 ； 5一计算机 ； 6一伺服放大器 ； 7一F MV阀； 8一溢流 阀 图2中， 位移传感器的油缸、 F M V阀、 伺服放大 器和计算机等组成了一个 闭环位置控制系统。计算 机控制信号通过测试液压 缸活塞 的实 际响应信号 ， 可以检验液压 A G C系统工作是否正常 和系统位置 控制效果是否 良好。 图 3是液压 A G C系统的模拟控制实验情况 ， 图 中标 1的曲线是计算机发送 的控制信号 曲线 为 了 使控制信号和活塞位移跟踪信号不混淆在一起， 控 制信号在原有的基础上增加 了 2 0的位移量 ， 图中 标 2的曲线是实际测得的油缸活塞的跟踪位移信 号 ， 实验条件为 蓄能器工作压力 P1 51 0 P a ， 正 弦试验频率 ∞分别 为 0 ． 0 1～0 ． 0 5 Hz时， 则位移幅 值 Jr 分别为5 0～ 1 0 0 m m。控制信号在振幅相同的情 况下， 频率越高， 油缸活塞的跟踪信号与控制信号的 差别就越大。 g g ＼ ／ r ＼ ／ ＼ ， 个 、 ～ 1 、～ ／ ， l 、 ＼ ， ／ 1 ／ ， ＼ ＼ } f I f t { ／ ／ l‘ l {I {i { ， f t 、 ＼ ／ } 、 、 t } ／ t { { ’ } } t I ＼ ＼ ／ 、 t＼ ， { 、 ／ ～ Z 当蓄能器 的压力变化时， 液压 A G C系统的控制 效果也会发生明显的变化 。当蓄能器的压 力为 p 1 5 X 1 0 P a ， ∞ 0 ． 0 2 H z 、 ， 1 0 0 m m时， 其模拟结果 如图 4 a所示 ， 当蓄 能器 的压 力 降低 到 P1 5 X 1 0 P a ， ∞0 ． 0 2 Hz 、 ，1 0 0 m m 时 ， 其 控制结果如 图 4 b所示 。显然 ， 图 4 a的控制效果大大优越于 图 4 b 的控制效果。产生这种情况主要是 图 4 b中 ， 正弦 曲线的上升段对应液压缸 向右运动 ， 此时蓄能器起 动力源作用 ， 表 明蓄能器充气压力不足时 ， 系统 的响 应和控制精度将下 降； 正 弦曲线 的下降段对应液压 缸向左运动 ， 此时蓄能器起负载作用 ， 该运动方 向的 控制速度和精度没有受到影 响。由此可见 ， 蓄能器 压力对液压 A G C系统的控制性能有很大影响 ， 压力 越低 ， 控制效果越差 。 1 2 0 9 0 6 0 g 3 0 鲁 0 一 3 O 一 6 0 9 0 1 2 0 1 2 0 9 0 6 0 鲁 3 0 鲁 0 一 3 0 60 9 0 1 2 0 0 1 O 2 O 3 O 4 0 5 O 6 O 7 O 8 O 控制幅值 1 0 0 控制频率 0 ． 0 2 时N／ s a ＼ 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 控制 幅值 1 0 0 控制频率0 ． 0 2 时间／ s b 图4 液压 A GC系统蓄能器压力不同时的模拟试验 4结语 通过对液压 A G C模拟系统的模拟实验可知 ① 液压 A C ,C系统要具有高响应性， 必须减小系统的惯 性， 提供高压力、 大流量的液压油源； ②要使系统具有 较好的控制效果， 必须保证蓄能器达到规定的压力 值 ， 这样才能保证液压 A G C系统具有 良好控制性能。 作者简介 江海兵 1 9 7 8一 ， 男， 助教。现在浙江工业大学机电学 院攻读博 士学位 ， 主要研 究方 向为 电液 数字直 接控 制， 发表论 文数 篇 。 收稿日 期 2 0 0 7 1 1 1 2 ； 责任编辑 陈锡强 甚 ∞ 加 踟 ∞ 0 ∞ 踟 加 维普资讯