一种基于比例同步的冷床横移控制方法技术

一种基于比例同步的冷床横移控制方法，所述方法利用由工控机控制的两个比例伺服阀分别控制步进冷床的两个横移液压缸，每个横移液压缸活塞杆的位移反馈信号的差值经一个比例调节器处理后叠加到工控机输出的对应比例伺服阀的控制信号上，形成模拟闭环回路；反馈信号的差值由工控机进行PD算法处理后叠加到下一个输出控制量中，形成数字闭环回路，在数字闭环回路中，采用PID学习迭代算法将两个横移液压缸的同步误差调节到理想范围之内。本发明专利技术采用双闭环控制策略和PID学习迭代算法对两横移液压缸的速度进行控制，能够有效减小现场干扰、液压缸制造精度及老化程度等因素造成的同步误差，提高连铸机步进冷床横移液压缸的控制精度。

A sliding bed based on proportional synchronous control method

A sliding bed based on proportional synchronous control method, the method of using two proportional servo valve controlled by IPC control step cooling bed two horizontal hydraulic cylinder, horizontal displacement of each hydraulic cylinder piston rod of the feedback signal difference regulator treated by a proportional corresponding proportional servo valve after superimposed control engine output control signal, analog loop formation; difference feedback signal PD algorithm by the IPC after stack to the next output, the formation of digital loop in digital closed loop, using PID iterative learning algorithm will traverse two synchronization error of hydraulic cylinder is adjusted to the ideal range within. The invention adopts double closed loop control strategy and PID iterative learning algorithm is used to control the hydraulic cylinder two traverse speed, can effectively reduce the synchronization error caused by interference, hydraulic cylinder manufacturing precision and degree of aging and other factors, improve the continuous casting machine step cooling bed hydraulic cylinder traverse control accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于比例同步的冷床横移控制方法
本专利技术涉及一种连铸机步进冷床横移液压系统的控制方法，可有效消除两个横移液压缸的同步误差，属于冶金

技术介绍
步进冷床是炼钢厂连铸机的重要设备，连铸机生产的铸坯通过冷床冷却、矫直，然后出坯、码垛，步进冷床由固定机架和活动机架组成，连铸机的步进冷床的活动机架由横移机构和升降机构驱动实现连铸坯的翻转、冷却，步进冷床的横移机构由两个横移液压缸组成，连铸机步进冷床横移液压系统的同步控制方式有两种，一种是采用节流调速、同步马达、同步阀实现的开环控制，一种是采用电液换向阀实现的闭环控制，开环控制误差大，精度不高，容易使铸坯走斜，或是使连铸机冷床结构变形，随着对连铸机铸坯质量要求的提高和对设备完好率要求的提高，冷床横移控制逐步向闭环控制方向发展，液压同步闭环控制系统的组成较复杂、造价偏高，但由于它靠的是对输出量进行检测、反馈，从而构成反馈闭环控制，在很大程度上消除或抑制了不利因素的影响，因此有望获得高精度的同步驱动。对于液压闭环同步控制来说，“同等方式”和“主从方式”是通常采用的两种控制策略。“同等方式”是指两个需同步控制的执行元件跟踪设定的理想输出，分别受到控制而达到同步驱动的目的。“主从方式”是指两个需同步控制的执行元件以其中一个的输出为理想输出，而其余的执行元件均受到控制来跟踪这一选定的理想输出，并达到同步驱动。两者相比，为获得高精度的同步输出，按“同等方式”工作的液压同步闭环控制系统中的各执行元件、反馈元件、检测元件及控制元件间应具有严格的匹配关系。在实际应用中发现，由于连铸机不定期生产不同规格、不同长度、不同断面尺寸的连铸坯，造成冷床上负载分布不均匀，由于两个横移液压缸的结构参数不可能完全一致，生产过程中的磨损也不尽相同，或是更换周期也不一样，这些现场干扰、制造精度及老化程度上的不同都会使两个横移液压缸产生同步偏差，在连铸机步进冷床横移闭环控制中，当控制对象不同时，控制器的参数难以自动调整以适应外界环境的变化。以上因素导致现有的冷床横移控制系统很难使两个横移液压缸完全同步，存在一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于比例同步的冷床横移控制方法，以提高两个横移液压缸的控制精度，消除同步误差。本专利技术所述问题是以下述技术方案实现的：一种基于比例同步的冷床横移控制方法，所述方法利用由工控机控制的两个比例伺服阀分别控制步进冷床的两个横移液压缸，每个横移液压缸活塞杆的位移反馈信号的差值经一个比例调节器处理后叠加到工控机输出的对应比例伺服阀的控制信号上，形成模拟闭环回路；反馈信号的差值由工控机进行PD算法处理后叠加到下一个输出控制量中，形成数字闭环回路，在数字闭环回路中，采用PID学习迭代算法将两个横移液压缸的同步误差调节到理想范围之内。上述基于比例同步的冷床横移控制方法，所述方法包括以下步骤：a.工控机首先根据生产条件及两个横移液压缸的参数生成期望轨迹曲线，得到期望轨迹位移M；b.工控机通过第一位移传感器实时检测第一横移液压缸的活塞杆伸出位移La，通过第二位移传感器实时检测第二横移液压缸的活塞杆伸出位移Lb；c.如果在某一时刻两个横移液压缸的活塞杆伸出位移之差的绝对值大于等于设定的阈值Lv，即︱La-Lb︱≥Lv，工控机停止工作并输出故障报警信号；如果两个横移液压缸的活塞杆伸出位移之差的绝对值小于设定的阈值Lv，即︱La-Lb︱＜Lv，则进入步骤d；d.判断两个横移液压缸的活塞杆伸出位移是否均处于理想范围之内，即是否满足：La，Lb∈（M-△t/2，M+△t/2），其中，△t是两个横移液压缸的活塞杆伸出位移与期望轨迹位移M相比的最大允许误差，然后根据判断结果选择不同的操作：①若满足La，Lb∈（M-△t/2，M+△t/2），则工控机控制第一横移液压缸2和第二横移液压缸5分别按原速度运行；②若La，Lb∈（M-△t/2，M+△t/2）不成立，第一横移液压缸的控制方法为：第一横移液压缸的活塞杆伸出位移与期望轨迹位移M的误差△La（△La=M-La）由对应的比例调节器（即第一比例调节器）进行比例调节后叠加到工控机输出的对应比例伺服阀（即图1中的第一比例伺服阀9）的控制信号中，同时△La经A/D转换后传到设置在工控机内的PD处理单元进行PD算法处理，由PD处理单元的输出数据对第一横移液压缸的同步误差进行调节，同时△La传到设置在工控机内的PID迭代学习单元进行PID迭代学习算法处理，处理后的数据与设置在工控机内的第一控制量储存器中的期望轨迹数据叠加在一起作为第一横移液压缸下一次的控制量；第二横移液压缸的控制方法与第一横移液压缸的控制方法相同，且二者的控制同步进行；重复上述控制信号的迭代学习过程，直至两个横移液压缸的同步误差被控制在理想范围之内，即La，Lb∈（M-△t/2，M+△t/2）；e.工控机根据La和Lb的值判断两个横移液压缸的活塞杆是否到达目标位置，如果两个横移液压缸的活塞杆均已到目标位置，则控制结束；否则控制流程跳转到步骤b；f.两个横移液压缸活塞杆返回的控制流程与伸出的控制流程相同。上述基于比例同步的冷床横移控制方法，与两个横移液压缸的后腔相连接的油管上均设有由电磁切断阀控制的液控单向阀，所述电磁切断阀的控制端接工控机的输出端口。本专利技术采用双闭环控制策略和PID学习迭代算法对两横移液压缸的速度进行控制，能够有效减小现场干扰、液压缸制造精度及老化程度等因素造成的同步误差，提高连铸机步进冷床横移液压缸的控制精度。附图说明图1是本专利技术冷床横移液压系统原理图；图2是本专利技术所采用的PID迭代学习控制方法的方框图；图3是本专利技术冷床横移控制方法流程图。图中标记如下：1、第一位移传感器；2、第一横移液压缸；3、电磁切断阀；4、第二位移传感器；5、第二横移液压缸；6、第二液控单向阀；7、第二比例伺服阀；8、高压过滤器；9、第一比例伺服阀；10、第一液控单向阀。文中所用符号为：M为横移液压缸的期望轨迹位移，La为第一横移液压缸的活塞杆伸出位移，Lb为第二横移液压缸的活塞杆伸出位移，Lv为两个横移液压缸的活塞杆伸出位移之差的绝对值的阈值，△t为两个横移液压缸的活塞杆伸出位移与期望轨迹位移M相比的最大允许误差，△La为第一横移液压缸的活塞杆伸出位移与期望轨迹位移M的误差，△Lb为第二横移液压缸的活塞杆伸出位移与期望轨迹位移M的误差。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术提供了一种基于比例同步的冷床横移控制方法，该方法运用PID迭代学习控制方法，实现了对系统的高品质控制。基于比例同步的冷床横移控制方法所采用的控制装置包括：设置在工控机中的PID迭代学习控制器，A/D转化模块，D/A转化模块，两个比例调节器、两个反馈控制器、两个位移传感器和两个伺服比例阀。PID迭代学习控制器包括PD处理单元、PID迭代学习单元和两个控制量存储器，它能够实现PID迭代学习算法、PD算法、控制量存储功能，连铸机冷床横移作业是具有重复运动特点的液压系统，每一次行程中的运行条件是相似的，并且控制目标的要求也是相同的，因此可以利用计算机的储存功能，将上一个行程的误差信息应用到下一个行程的控制中，使得系统的输出愈来愈接近系统的控制目标，从而可以提高系统的动态响应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于比例同步的冷床横移控制方法，其特征是，所述方法利用由工控机控制的两个比例伺服阀分别控制步进冷床的两个横移液压缸，每个横移液压缸活塞杆的位移反馈信号的差值经一个比例调节器处理后叠加到工控机输出的对应比例伺服阀的控制信号上，形成模拟闭环回路；反馈信号的差值由工控机进行PD算法处理后叠加到下一个输出控制量中，形成数字闭环回路，在数字闭环回路中，采用PID学习迭代算法将两个横移液压缸的同步误差调节到理想范围之内。

【技术特征摘要】
1.一种基于比例同步的冷床横移控制方法，其特征是，所述方法利用由工控机控制的两个比例伺服阀分别控制步进冷床的两个横移液压缸，每个横移液压缸活塞杆的位移反馈信号的差值经一个比例调节器处理后叠加到工控机输出的对应比例伺服阀的控制信号上，形成模拟闭环回路；反馈信号的差值由工控机进行PD算法处理后叠加到下一个输出控制量中，形成数字闭环回路，在数字闭环回路中，采用PID学习迭代算法将两个横移液压缸的同步误差调节到理想范围之内。2.根据权利要求1所述的一种基于比例同步的冷床横移控制方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.工控机首先根据生产条件及两个横移液压缸的参数生成期望轨迹曲线，得到期望轨迹位移M；b.工控机通过第一位移传感器（1）实时检测第一横移液压缸（2）的活塞杆伸出位移La，通过第二位移传感器（4）实时检测第二横移液压缸（5）的活塞杆伸出位移Lb；c.如果在某一时刻两个横移液压缸的活塞杆伸出位移之差的绝对值大于等于设定的阈值Lv，即︱La-Lb︱≥Lv，工控机停止工作并输出故障报警信号；如果两个横移液压缸的活塞杆伸出位移之差的绝对值小于设定的阈值Lv，即︱La-Lb︱＜Lv，则进入步骤d；d.判断两个横移液压缸的活塞杆伸出位移是否均处于理想范围之内，即是否满足：La，Lb∈（M-△t/2，M+△t/2），其中，△t是两个横移液压缸的活塞杆伸出位移与期望轨迹位移M相比的最大允许误差，然后根据判断结果选择不同的操作：①若满足La，Lb∈（M-△t/2，M+△t/2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨高瞻，胡泽东，孙巧梅，
申请(专利权)人：宣化钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13