本發(fā)明涉及一種卷板機(jī)電液伺服同步控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

卷板機(jī)在卷板過(guò)程中，上工作輥的垂直運(yùn)動(dòng)精度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響非常重要，一旦驅(qū)動(dòng)上工作輥的左右側(cè)油缸出現(xiàn)不同步現(xiàn)象，就會(huì)使工作輥發(fā)生傾斜，使卷圓、矯圓精度降低，所以對(duì)卷板機(jī)同步系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、控制方法、同步性能等方面進(jìn)行研究具有重要的技術(shù)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種卷板機(jī)電液伺服同步控制系統(tǒng)，針對(duì)卷板機(jī)液壓同步控制系統(tǒng)，配合使用模糊PID控制器，提出的電液伺服控制方案，克服了液壓系統(tǒng)因參數(shù)不確定性、非線性、時(shí)變性而無(wú)法建立精確數(shù)學(xué)模型的困難，此方法不僅提高卷板機(jī)工作輥同步運(yùn)動(dòng)精度，而且提高了液壓系統(tǒng)抗負(fù)載防干擾的能力。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：所述控制系統(tǒng)采用“閉環(huán)補(bǔ)償式主從控制”策略，以其中一側(cè)油缸的輸出為理想輸出，另一側(cè)的油缸受到控制來(lái)跟蹤這一選定的理想輸出并達(dá)到同步驅(qū)動(dòng)，設(shè)油缸1的輸出為理想輸出，油缸2為跟蹤油缸。

所述控制系統(tǒng)的兩個(gè)液壓缸采用同一控制信號(hào)，兩個(gè)子系統(tǒng)分別采用閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)液壓缸的精確定位，而且通過(guò)傳感器將液壓缸2的實(shí)際位置與主動(dòng)缸1的實(shí)際位置進(jìn)行比較，得出偏差疊加在液壓缸2的輸入信號(hào)上，彌補(bǔ)由伺服閥增益、液壓缸差異等造成的同步偏差，該控制系統(tǒng) 的主要特征是輸出響應(yīng)的快速性、靈活性和準(zhǔn)確性。

所述控制系統(tǒng)采用模糊自整定PID控制器，它依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專(zhuān)家的知識(shí)，在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，其控制機(jī)理和策略在液壓系統(tǒng)中非常適于應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果是：該控制系統(tǒng)克服了液壓系統(tǒng)因參數(shù)不確定性、非線性、時(shí)變性而無(wú)法建立精確數(shù)學(xué)模型的困難，此方法不僅提高卷板機(jī)工作輥同步運(yùn)動(dòng)精度，而且提高了液壓系統(tǒng)抗負(fù)載防干擾的能力。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的電液伺服同步系統(tǒng)原理圖。

圖2是本發(fā)明的閉環(huán)補(bǔ)償式主從控制策略。

圖3是本發(fā)明的模糊PID控制器原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1，控制系統(tǒng)采用“閉環(huán)補(bǔ)償式主從控制”策略，以其中一側(cè)油缸的輸出為理想輸出，另一側(cè)的油缸受到控制來(lái)跟蹤這一選定的理想輸出并達(dá)到同步驅(qū)動(dòng)，設(shè)油缸1的輸出為理想輸出，油缸2為跟蹤油缸。

控制系統(tǒng)核心由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、SIEMENSS7—200可編程控制器 (PLC)、傳感器及其外圍電路等組成，S7-2OO可編程控制器配有專(zhuān)用模擬量輸入模塊，用來(lái)實(shí)時(shí)采集垂直方向和水平方向位移傳感器發(fā)送的位移信號(hào)，并進(jìn)行反饋，驅(qū)動(dòng)上工作輥運(yùn)動(dòng)的兩側(cè)液壓缸 ， 通過(guò)控制三位四通換向閥的電磁開(kāi)關(guān)與液壓站和PLC控制系統(tǒng)建立聯(lián)系，這是一種開(kāi)關(guān)型閥控液壓同步系統(tǒng)，它完全靠液壓控制元件(如方向閥、各類(lèi)節(jié)流閥或調(diào)速閥)本身的精度來(lái)控制執(zhí)行元件的同步驅(qū)動(dòng)，而不對(duì)執(zhí)行元件的輸出進(jìn)行檢測(cè)與反饋來(lái)構(gòu)成閉環(huán)控制。

如圖2，為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的功能，該系統(tǒng)在上輥運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，不斷把位移數(shù)據(jù)通過(guò)安裝在活塞與缸體上的位移傳感器發(fā)送給PLC以及工控機(jī)進(jìn)行檢測(cè)和控制，在此設(shè)定了一個(gè)稱(chēng)作是動(dòng)態(tài)調(diào)整值的閾值開(kāi)關(guān) ，閥值與左右側(cè)的實(shí)時(shí)位移差值進(jìn)行比較運(yùn)算，當(dāng)差值在設(shè)定的閥域內(nèi)時(shí)開(kāi)關(guān)是閉合的，一旦差值超出閥域，控制器就會(huì)經(jīng)過(guò)判斷，把運(yùn)動(dòng)較快側(cè)的電磁閥打開(kāi)，從而讓慢側(cè)跟隨快側(cè)，當(dāng)差值再次進(jìn)入閥域時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。

控制系統(tǒng)的兩個(gè)液壓缸采用同一控制信號(hào)，兩個(gè)子系統(tǒng)分別采用閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)液壓缸的精確定位，而且通過(guò)傳感器將液壓缸2的實(shí)際位置與主動(dòng)缸1的實(shí)際位置進(jìn)行比較，得出偏差疊加在液壓缸2的輸入信號(hào)上，彌補(bǔ)由伺服閥增益、液壓缸差異等造成的同步偏差，該控制系統(tǒng)的主要特征是輸出響應(yīng)的快速性、靈活性和準(zhǔn)確性。

如圖3，在液壓系統(tǒng)中，由于描述動(dòng)力元件 的微分方程是非線性的，如閥、缸的壓力流量特性方程以及庫(kù)倫摩擦等非線性負(fù)載影響等，并且在工作過(guò)程中由于油溫發(fā)生改變會(huì)導(dǎo)致油液密度、活塞粘性阻尼等參數(shù)發(fā)生改變，為了便于分析研究和應(yīng)用，在數(shù)學(xué)模型建立的時(shí)候采用了線性化分析方法，即研究在某一段穩(wěn)態(tài)點(diǎn)附近做微小動(dòng)作時(shí)的特性。但是當(dāng)液壓元件工作在較寬的范圍內(nèi)時(shí)，原先建立的參數(shù)模型可能不再符合當(dāng)前狀態(tài)，因此經(jīng)典控制理論已經(jīng)在此時(shí)不能發(fā)揮最大的作用。

控制系統(tǒng)采用模糊自整定PID控制器，它依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專(zhuān)家的知識(shí)，在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，其控制機(jī)理和策略在液壓系統(tǒng)中非常適于應(yīng)用。