全液壓矯直機的數學建模與仿真

劉瓊瓊，黃慶學，李昕濤

（太原科技大學 山西省冶金設備設計理論與技術重點實驗室，山西 太原030024）

0 引言

鋼板矯直機是軋鋼領域中不可或缺的重要設備，主要用來提高鋼板的平整度和強度等。矯直理論經過幾十年的發展，已經相當成熟。與此同時，現代控制理論和智能控制理論也在不斷進步和完善，越來越多的先進控制算法和矯直理論相結合，提高了矯直機的綜合性能。全液壓矯直機壓下控制系統是一個伺服控制系統，是一個非線性、高頻、欠阻尼的系統。由于傳統PID控制存在一些比較明顯的缺點，影響了鋼板品質的提高，于是本文提出了一種新的控制算法，即帶死區的PID控制。

1 全液壓矯直機控制系統

全液壓矯直機控制系統包括指令設置、控制算法、伺服放大器、電液伺服閥、液壓缸、被控對象和傳感器等，如圖1所示。指令設置模塊發出電壓信號ui，ui與閉環回路中反饋回來的電壓信號經比較器處理，產生偏差信號ue，ue經過控制算法、伺服放大器、電液伺服閥等中間環節，作用在被控對象上。

圖1 控制系統整體原理圖

在全液壓矯直機系統中，壓下量的控制是最關鍵的環節。在以西門子300PLC為控制器的控制系統中，通常采用SM338位置檢測模塊實時檢測、傳送數據。在矯直過程中，SM338將位置數據傳送給PLC，PLC向變頻器發出動作指令，進而調整壓下量。

2 全液壓矯直機數學模型的建立［1］

2.1 伺服放大器傳遞函數

2.2 伺服閥的傳遞函數

伺服閥本身是一個比較復雜的裝置，其動態特性受許多外界條件的影響，由它抽象出來的數學模型也具有高階、非線性的特點。……