液压AGC系统控制算法研究.ppt

华中科技大学工程硕士论文答辩
液压AGC系统的控制算法研究
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答辩提纲
●课题研究背景与意义
●国内外发展综述
●液压AGC系统数学方程的建立及性能分析
●液压AGC系统的控制算法研究及仿真分析
●结论
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课题研究的背景和意义
钢铁工业在工业化进程中始终处于基础产业的地位,板带刚是各类轧钢企业为了适应不同工业部门生产各类金属或机械产品需要而生产的一种窄而长的钢板,它的生产是钢铁工业发展一个非常重要方面。
伴随现代工业技术的快速发展,对带钢厚度精度的要求越来越高,厚度自动控制(AGC)系统可以控制金属带材厚度精度,提高金属带材的成品率。
目前,我国比较先进的轧机自动厚度控制系统一般都采用进口装置,这在很大程度上阻碍了我国在轧机技术领域的进一步发展。因此,需要将智能控制方法理论在轧机厚度控制系统方面的应用重视起来。
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国内外发展综述
板带轧机厚度控制的发展大致可以分为以下四个阶段:
人工操作阶段
常规自动调整阶段
计算机控制阶段
智能控制阶段
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国内外发展综述
板带轧机厚度控制的发展过程是伴随对板带尺寸精度要求越来越高而不断地发展改进的,它经历了由最初的人工操作到现在的智能控制等阶段。AGC系统可以减小轧制过程中产生的纵向上的厚度偏差,使带钢后部厚度与前端厚度基本保持一致,即保证带钢纵向长度上的厚度在公差范围内。
近些年来国内外在轧机技术方面取得了新的进展,无论是在板带材的厚度精度还是在其它方面都有很大成就。为了满足日常生活、军事、工业等各个方面的需求,各国都先后投入了大量的人力物力用于提高板带材的质量和效率,并研发了多种现代化大型轧机设备。
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液压AGC系统数学方程的建立
液压AGC系统主要由伺服阀、回油管道、液压缸、传感器、控制放大器组成,故可根据机理建模的方法分别建立伺服阀的基本方程、液压缸连续性方程、被压回油管道方程、力平衡基本方程和位移传感器方程,并在此基础上推导出了液压位置压下系统的闭环传递函数。
将各个参数值代入后的传递函数为:
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6
液压AGC系统的性能分析
液压AGC系统的稳定性分析
根据推导出的液压位置压下系统的传递函数,在MATLAB中绘制奈奎斯特曲线,如右图所示。其中,极点为:
根据Nyquist稳定判据和它的极点位置可以分析出液压厚度自动控制系统的闭环状态是稳定的。
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7
液压AGC系统的性能分析

对液压AGC系统外加一个阶跃响应信号,并在MATLAB环境中进行仿真,得到的阶跃响应曲线如右图所示。
该系统的响应速度虽然很慢,但是处于稳定工作的状态。实际应用中,要求系统具有快速响应的特性,故需要对该系统设计相应的控制器,以便提高在实际应用中的控制精度。
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液压AGC系统的控制算法研究及仿真分析

根据自动控制原理中PID控制器的设计方案设计出常规PID控制器。PID控制器的组成图如下图所示。
给定的信号与反馈回来的信号相减后来作为PID控制系统的输入信号,通过PID三种控制器的作用对被控系统施加一个控制信号。被控对象此时的输出信号又反馈给输入部分,这样是整个系统形成一个闭环状态,提高控制的精度。
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液压AGC系统的控制算法研究及仿真分析
PID控制器的作用规律为:

可以提高系统的响应速度,同时降低静态误差
可以