CN101204714A - 液压agc控制系统中伺服阀零位自动调整技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压AGC控制系统中伺服阀零位自动调整技术，该技术采用动态零位的调整方法，利用PID智能调节器将目标辊缝值和实际辊缝值通过量程变换后直接进行比较，将其差值转换为伺服阀的开度值，动态调整其平衡点，一旦目标辊缝值和实际辊缝值超过误差范围，则PID智能调节器自动调整阀的开度，使其快速接近目标值。通过将伺服阀固定零位控制改为动态零位控制，解决了由于伺服阀的零位漂移而带来的控制误差，从而提高了AGC控制系统的可靠性和稳定性。

Description

液压AGC控制系统中伺服阀零位自动调整技术

技术领域：

本发明涉及冶金行业钢板轧制过程中自动厚度控制系统(AGC)的技术，具体涉及液压AGC控制系统中伺服阀零位自动调整技术。

背景技术：

在冶金行业，冷轧薄板厚度的加工精度要求很高，一般要求厚度公差控制在0.01mm以内。要实现这样的目的，需使用厚度自动控制系统(AGC)来实现。AGC系统通过调节轧制辊的辊缝大小来实现对于板材厚度的控制。常用的有电动调节和液压调节两种方法。液压调节由于其惯性小、反应快、截止频率高、跟随性好、调节精度高而成为发展方向。液压伺服阀是液压调节的关键控制部件，其性能好坏是液压调节系统的控制精度和稳定性的关键因素，而液压伺服阀性能好坏与伺服阀的零位调节控制的效果直接相关。因此，如何对伺服阀的零位进行调节控制是液压AGC控制系统中十分关键的问题。

现有方法对伺服阀零位的控制采取固定零位的方法，即以阀的截止位为阀的零点，其方法如下：

假设液压伺服阀的控制电流为-40mA～+40mA，并且认为：

当阀电流为-40mA时，液压缸以最大负开度(-100％)上抬；

当阀电流为+40mA时，液压缸以最大正开度(+100％)压下；

当阀电流为0mA时，阀截止，开度为0％，液压缸静止不动(零位)。

由于±40mA为非标准信号，因此控制系统需将标准输出信号经过信号调理板转化为液压伺服阀工作所需要的信号。以西门子S7-400PLC模拟量输出模块(D/A)为例，计算机数字量输出和模拟量的对应关系为：0～27648对应到4～20mA，请参见表一。

表一：

S7-400D/A数字量输出	模块电流输出	信号调理板输出	伺服阀输出开度
				0	4mA	-40mA	最快上抬-100％
13824	12mA	0mA	静止不动0％
				27648	20mA	+40mA	最快压下+100％

通常认为：S7-400D/A输出值13824(12mA)是伺服阀的零位。伺服阀开度为：±0～100％，正开度对应下压；负开度对应上抬，开度0％～100％对应数字控制值0～13824。

若要求液压缸以5％的开度上抬，则D/A输出值F-out应为：F-out＝13824-5％×13824＝13824-691＝13133，此时对应模拟量输出模块输出电流＝11.4mA，信号调理板输出电流＝40×(-5％)＝-2mA。其运行过程是：计算机输出数字量13133，模拟量输出模块输出11.4mA的电流，再通过信号调理板变成-2mA的电流加到伺服阀的控制线圈上，伺服阀即以5％的开度控制液压缸上抬。

若要求液压缸以2％的开度压下，则D/A输出F-out应为：F-out＝13824+2％×13824＝13824+276＝14100，对应模拟量输出模块输出电流＝12.15mA，信号调理板输出电流＝40×(2％)＝0.8mA。

若要求伺服阀开度为零，则D/A输出F-out应为：F_-OUT＝13824+0.0％×13824＝13824，对应模拟量输出模块输出电流＝12mA，信号调理板输出电流＝40×(0％)＝0mA。此时伺服阀开度为0％，液压缸静止不动。

上述三种液压缸不同开度的运行和控制过程，具有如下规律：

D/A输出值F_-OUT＝阀的零位值(13824)±阀的开度(0～100％)×13824，伺服阀的零位值是一个固定常数，与D/A输出值F_-OUT直接相关。

但是，在实际应用中，由于受环境温度和液压油质清洁度等因素的影响，伺服阀的零位经常会发生漂移。在正常情况下，假如模拟量输出模块输出某一电量时阀应该截止，但一旦伺服阀的零位发生漂移，则阀可能没有截止，这时就会引起液压缸发生非正常移动，由此将造成产品质量问题。

发明内容：

鉴于以上伺服阀控制中存在的不足，本发明的目的是提供一种液压AGC控制系统中伺服阀零位自动调整技术，以解决由于伺服阀的零位漂移而带来的控制灵敏度和稳定性下降的问题。

本发明的技术方案是：

采用动态零位的调整方法，利用PID智能调节器将目标辊缝值和实际辊缝值通过量程变换后直接进行比较，将其差值转换为伺服阀的开度值，动态调整其平衡点，一旦目标辊缝值和实际辊缝值超过误差范围，则PID智能调节器自动调整阀的开度，使其快速接近目标值，与控制有关的各项参数遵循以下规律：

${\mathrm{SP}}_{-\mathrm{INT}}=\frac{G_{-\mathrm{SV}}}{G_{-\mathrm{MAX}}}\×100\%$

${\mathrm{PV}}_{-\mathrm{INT}}=\frac{G_{-\mathrm{PV}}}{G_{-\mathrm{MAX}}}\×100\%$

其中：

G_-Max：为轧机最大辊缝，

G_-SV：为设定总辊缝，

G_-PV：为实际辊缝，

F_-OUT：为计算机数字量输出值，

SP_-IMT：为控制设定值输入，范围为-100％～+100％，

PV_-INT：为实际过程变量输入，范围为-100％～+100％，

LMN：为受控数值输出，-100.0％≤LMN≤+100.0％。

从以上关系式可以看出，F_-OUT与阀的零位参数不直接关联，阀的零位不是一个固定值，而取决于SP_-INT和PV_-INT的平衡点LMN的位置，是一个动态值。由此通过将伺服阀固定零位控制改为动态零位控制，解决了由于伺服阀的零位漂移而带来的控制误差，从而提高了AGC控制系统的可靠性和稳定性。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

本实施例的液压AGC控制系统使用西门子STEP 7编程软件，对伺服阀零位自动调整的方法是，在西门子STEP 7编程软件中，调用FB41连续控制PID智能调节器模块，将相应参数处理后填到相对应的位置，然后将PID智能调节器模块的控制输出值LMN转化为模拟量输出模块的给定值，控制伺服阀的开度大小，运算中与控制有关的各项参数遵循以下规律：

${\mathrm{SP}}_{-\mathrm{INT}}=\frac{G_{-\mathrm{SV}}}{G_{-\mathrm{MAX}}}\×100\%$

${\mathrm{PV}}_{-\mathrm{INT}}=\frac{G_{-\mathrm{PV}}}{G_{-\mathrm{MAX}}}\×100\%$

G_-Max：为轧机最大辊缝，

G_-SV：为设定总辊缝，

G_-PV：为实际辊缝，

F_-OUT：为计算机数字量输出值，

SP_-INT：为控制设定值输入，范围为-100％～+100％，

PV_-INT：为实际过程变量输入，范围为-100％～+100％，

LMN：为受控数值输出，-100.0％≤LMN≤+100.0％。

阀的零位不是一个固定值，而取决于SP_-INT和PV_-INT的平衡点LMN的位置，F_-OUT与阀的零位参数不直接关联，一旦目标辊缝值和实际辊缝值超过误差范围，则PID智能调节器自动调整阀的开度，使其快速接近目标值。

Claims (1)

1.液压AGC控制系统中伺服阀零位自动调整技术，其特征在于：采用动态零位的调整方法，利用PID智能调节器将目标辊缝值和实际辊缝值通过量程变换后直接进行比较，将其差值转换为伺服阀的开度值，动态调整其平衡点，一旦目标辊缝值和实际辊缝值超过误差范围，则PID智能调节器自动调整阀的开度，使其快速接近目标值，与控制有关的各项参数遵循以下规律：

${\mathrm{SP}}_{-\mathrm{INT}}=\frac{G_{-\mathrm{SV}}}{G_{-\mathrm{MAX}}}\×100\%$

${\mathrm{PV}}_{-\mathrm{INT}}=\frac{G_{-\mathrm{PV}}}{G_{-\mathrm{MAX}}}\×100\%$

其中：

G_-Max：为轧机最大辊缝，

G_-SV：为设定总辊缝，

G_-PV：为实际辊缝，

F_-OUT：为计算机数字量输出值，

SP_-INT：为控制设定值输入，范围为-100％～+100％，

PV_-INT：为实际过程变量输入，范围为-100％～+100％，

LMN：为受控数值输出，-100.0％≤LMN≤+100.0％。