鋁板帶材冷軋機壓力AGC仿真對比與實驗分析

安俊靜，白 磊，趙春江，郝琳璐，石建輝

（1.太原科技大學 材料科學與工程學院，山西 太原 030024；2.重型機械教育部工程研究中心，山西太原 030024）

0 引言

隨著社會的快速發展，工業生產中不僅對板帶材的需求量在增加，更對板帶材的幾何尺寸精度的要求更加嚴格［1］。厚度精度是其最重要的品質指標之一［2］，所以對板帶材的厚度自動控制系統（AGC）的研究越發重要。本文對在變剛度壓力AGC（BISRAAGC）［3］、厚度計型 AGC（GM－AGC）［4］和動態設定型AGC（DAGC）［5］三種壓力 AGC控制方式下的鋁板帶材冷軋機的AGC系統進行仿真對比，綜合考慮鋁板帶材冷軋機現有設施的實際情況，對系統進行實驗調試和研究，使自動厚度控制系統的控制精度得到一定改善，動態響應時間縮短。

1 系統組成

實驗鋁板帶材冷軋機的AGC系統采用西門子S7－300PLC控制器，實現冷軋機主要設備的動作控制。AGC系統的執行機構包括電液伺服閥、壓下伺服液壓缸、位移傳感器、液壓泵站等。電液伺服閥的型號為FF－102／30，其額定壓力為21 MPa，額定流量為30 L／min，額定電流為10 m A；壓下伺服液壓缸外徑為330 mm，活塞桿直徑為160 mm，工作行程為30 mm。

2 系統數學模型的建立

2.1 電液伺服閥的傳遞函數

設電液伺服閥的傳遞函數為G1（s），則有：

其中：ωv為伺服閥固有頻率，ωv＝628 rad／s；ξv為阻尼比，ξv＝0.7；Ksv為伺服閥流量增益，Ksv＝0.070 7 m3／（s A）。將相關參數代入式（1），得：

2.2 伺服放大器的傳遞函數

設伺服放大器的傳遞函數為G2（s），則有：

其中：I為伺服放大器輸出電流，I＝0.01 A；Us為輸入電壓，Us＝10 V。將相關參數代入式（3）得：

2.3 伺服閥控伺服液壓缸的傳遞函數

設伺服閥控伺服液壓缸的傳遞函數為G3（s），在質量－彈簧－阻尼系統中，由閥控液壓缸的動態特征三大方程［6］得到其傳遞函數為：