一種直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冷軋張力控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力 控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)作為冷軋工藝及軋件產(chǎn)品研宄開發(fā)的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過冷軋 實(shí)驗(yàn)機(jī)左、右兩側(cè)的張力液壓缸對(duì)軋件施加張緊力，并進(jìn)行恒張力軋制。
[0003] 但是，想要實(shí)現(xiàn)恒張力軋制并非易事，首先必須保證張力控制的精度，而影響張力 控制精度的因素又有許多，包括軋制過程中控制對(duì)象的時(shí)變性、非線性以及左、右張力間的 強(qiáng)耦合作用，想要實(shí)現(xiàn)高精度的張力控制將變的非常困難。
[0004] 為了滿足恒張力軋制，并實(shí)現(xiàn)高精度張力控制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員公開了一種"實(shí) 現(xiàn)帶鋼軋制恒張力控制的比例控制液壓系統(tǒng)"的發(fā)明專利，專利申請(qǐng)?zhí)枮?00710010015. 6， 且在該專利中公開了一種用比例溢流閥實(shí)現(xiàn)帶鋼軋制恒張力控制的方法，通過該方法在低 軋制速度及大張力條件下，能夠具有良好的穩(wěn)態(tài)控制精度及較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。但是， 在實(shí)際應(yīng)用過程中，當(dāng)軋制速度較高且張力較小時(shí)，左、右張力控制的效果就不太理想，受 到比例溢流閥流量壓力特性、非線性區(qū)及死區(qū)特性的影響，隨著軋制速度的升高，比例溢流 閥的溢流量會(huì)增加很多，導(dǎo)致比例溢流閥的調(diào)節(jié)難度加大，從而造成張力波動(dòng)；當(dāng)張力較小 時(shí)，比例溢流閥的輸入信號(hào)較小，而輸入信號(hào)往往處于比例溢流閥的非線性區(qū)甚至死區(qū)，從 而影響張力控制精度。
[0005] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員還公開了一種"基于速度前饋的直拉式冷軋張力控制方法"的 發(fā)明專利，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210048625. 6,且在該專利中公開了一種速度前饋結(jié)合張力反 饋PID控制策略，該控制策略的目的是實(shí)現(xiàn)張力液壓缸與軋制速度的精確匹配，但是，這種 精確匹配是有前提條件的，即軋件在軋機(jī)出、入口的線速度被精確預(yù)測(cè)，而影響預(yù)測(cè)精度的 主要因素包括前滑率及后滑率。在冷軋過程中，影響前滑率及后滑率的因素有很多，包括 壓下率、乳件厚度、摩擦系數(shù)、乳輥直徑及張力因素等，對(duì)于不同材料、不同軋制工藝也會(huì)影 響前滑率及后滑率，進(jìn)而使前滑率及后滑率的高精度預(yù)測(cè)變得非常困難。雖然在軋制過程 中，前滑率及后滑率能夠通過左、右張力液壓缸的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度及軋機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì) 算修正，但在軋制過程的起車瞬間，計(jì)算尚未開始，需要給前滑率及后滑率設(shè)定一個(gè)初始預(yù) 測(cè)值，而該初始預(yù)測(cè)值具有不確定性，這極大影響了起車階段的張力控制精度。
[0006] 可以看出，現(xiàn)有技術(shù)的魯棒性不強(qiáng)，這直接影響到了張力控制的精度，因此，亟需 一種能夠有效增強(qiáng)張力控制系統(tǒng)魯棒性的方法，以提高張力控制精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力控制系統(tǒng) 及方法，能夠有效增強(qiáng)張力控制系統(tǒng)的魯棒性，從而提高張力控制精度。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力 控制系統(tǒng)，包括左張力液壓缸、右張力液壓缸、液壓泵、恒背壓控制單元、左張力控制單元及 右張力控制單元；
[0009] 所述恒背壓控制單元的進(jìn)油口與液壓泵的出油口相連通，恒背壓控制單元的回油 口與液壓泵的供油油箱相連通；在所述恒背壓控制單元內(nèi)還設(shè)置有第一壓力測(cè)量口和第二 壓力測(cè)量口，在第一壓力測(cè)量口連接有第一壓力表，在第二壓力測(cè)量口連接有第二壓力表； 所述恒背壓控制單元的出油口與左張力控制單元的背壓進(jìn)油口及右張力控制單元的背壓 進(jìn)油口相連通；
[0010] 所述左張力控制單元的高壓進(jìn)油口與高壓油輸入口相連通，左張力控制單元的回 油口與高壓油供油油箱相連通；在所述左張力控制單元內(nèi)還設(shè)置有第一背壓測(cè)量口、第一 工作油口、第二工作油口及第一有桿腔壓力測(cè)量口，在第一背壓測(cè)量口連接有第一油壓傳 感器，第一工作油口與左張力液壓缸的無桿腔相連通，第二工作油口與左張力液壓缸的有 桿腔相連通，在第一有桿腔壓力測(cè)量口連接有第二油壓傳感器；
[0011] 所述右張力控制單元的高壓進(jìn)油口與高壓油輸入口相連通，右張力控制單元的回 油口與高壓油供油油箱相連通；在所述右張力控制單元內(nèi)還設(shè)置有第二背壓測(cè)量口、第三 工作油口、第四工作油口及第二有桿腔壓力測(cè)量口，在第二背壓測(cè)量口連接有第四油壓傳 感器，第三工作油口與右張力液壓缸的有桿腔相連通，第四工作油口與右張力液壓缸的無 桿腔相連通，在第二有桿腔壓力測(cè)量口連接有第三油壓傳感器。
[0012] 所述恒背壓控制單元包括第一單向閥、第一溢流閥及第二溢流閥，所述恒背壓控 制單元的進(jìn)油口與第一單向閥入口、第一溢流閥入口及恒背壓控制單元的第二壓力測(cè)量口 相連通，第一單向閥出口與第二溢流閥入口、恒背壓控制單元的出油口及第一壓力測(cè)量口 相連通，第一溢流閥出口與第二溢流閥出口及恒背壓控制單元的回油口相連通。
[0013] 所述左張力控制單元包括第一過濾器、第二單向閥、第三單向閥、第一蓄能器、第 一伺服閥及第一比例溢流閥，所述左張力控制單元的背壓進(jìn)油口與第一背壓測(cè)量口及第一 工作油口相連通，左張力控制單元的高壓進(jìn)油口與第一過濾器入口相連通，第一過濾器出 口與第二單向閥入口相連通，第二單向閥出口與第一伺服閥的壓力油口及第一蓄能器相連 通；所述第一伺服閥的工作油口與第一比例溢流閥入口、左張力控制單元的第二工作油口 及第一有桿腔壓力測(cè)量口相連通，第一比例溢流閥出口與第一伺服閥的回油口及第三單向 閥入口相連通，第三單向閥出口與左張力控制單元的回油口相連通。
[0014] 所述右張力控制單元包括第二過濾器、第四單向閥、第五單向閥、第二蓄能器、第 二伺服閥及第二比例溢流閥，所述右張力控制單元的背壓進(jìn)油口與第四工作油口及第二背 壓測(cè)量口相連通，右張力控制單元的高壓進(jìn)油口與第二過濾器入口相連通，第二過濾器出 口與第五單向閥入口相連通，第五單向閥出口與第二伺服閥的壓力油口及第二蓄能器相連 通；所述第二伺服閥的工作油口與第二比例溢流閥入口、右張力控制單元的第二有桿腔壓 力測(cè)量口及第三工作油口相連通，第二比例溢流閥出口與第二伺服閥的回油口及第四單向 閥入口相連通，第四單向閥出口與右張力控制單元的回油口相連通。
[0015] 采用所述的直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：
[0016] 步驟一：?jiǎn)?dòng)液壓泵，同時(shí)高壓油輸入口接通高壓油；
[0017] 步驟二：在液壓系統(tǒng)首次運(yùn)行時(shí)，手工調(diào)節(jié)恒背壓控制單元中第一溢流閥、第二溢 流閥的設(shè)定壓力，具體過程如下：
[0018] ①給第一伺服閥、第二伺服閥同時(shí)輸入正的控制信號(hào)，使第一伺服閥的工作油口 與第一伺服閥的回油口相連通，使第二伺服閥的工作油口與第二伺服閥的回油口相連通， 左張力液壓缸、右張力液壓缸的活塞在無桿腔背壓推動(dòng)下伸出至極限位置，并保持靜止?fàn)?態(tài)；
[0019] ②手工調(diào)節(jié)第一溢流閥至設(shè)定壓力Pyll，手工調(diào)節(jié)第二溢流閥至設(shè)定壓力Pyl2， 且使 Pyll = Pyl2 ;
[0020] 步驟三：給第一比例溢流閥及第二比例溢流閥輸入額定控制信號(hào)，同時(shí)利用第一 伺服閥、第二伺服閥、第一位移傳感器和第二位移傳感器，使左張力液壓缸和右張力液壓缸 工作在位置閉環(huán)狀態(tài)并裝夾待軋?jiān)嚰?br>[0021] 步驟四：確定第一伺服閥的控制量SV1、第二伺服閥的控制量SV2、第一比例溢流 閥的控制信號(hào)PVz及第二比例溢流閥的控制信號(hào)PVy，具體過程如下：
[0022] ①根據(jù)乳制規(guī)程，確定設(shè)定乳制速度Vs及乳制方向，通過設(shè)定乳制速度Vs及乳制 方向分別計(jì)算出第一伺服閥的控制量SVl和第二伺服閥的控制量SV2,并對(duì)第一伺服閥和 第二伺服閥進(jìn)行實(shí)際控制；
[0023] 其中，第一伺服閥的控制量SVl及第二伺服閥的控制量SV2的計(jì)算過程如下：
[0024] 1)當(dāng)軋制方向?yàn)橛勺笙蛴視r(shí)，第一伺服閥處于工作油口向回油口通油狀態(tài)，第二 伺服閥處于壓力油口向工作油口通油狀態(tài)；
[0025] 其中，第一伺服閥的控制量SVl的計(jì)算公式為：
[0026]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直拉式冷軋實(shí)驗(yàn)機(jī)液壓張力控制系統(tǒng)，其特征在于：包括左張力液壓缸、右張 力液壓缸、液壓泵、恒背壓控制單元、左張力控制單元及右張力控制單元； 所述恒背壓控制單元的進(jìn)油口與液壓泵的出油口相連通，恒背壓控制單元的回油口與 液壓泵的供油油箱相連通；在所述恒背壓控制單元內(nèi)還設(shè)置有第一壓力測(cè)量口和第二壓力 測(cè)量口，在第一壓力測(cè)量口連接有第一壓力表，在第二壓力測(cè)量口連接有第二壓力表；所述 恒背壓控制單元的出油口與左張力控制單元的背壓進(jìn)油口及右張力控制單元的背壓進(jìn)油 口相連通； 所述左張力控制單元的高壓進(jìn)油口與高壓油輸入口相連通，左張力控制單元的回油口 與高壓油