数字液压伺服控制纠偏系统

　　目前使用的纠偏控制系统(EPC)大多采用模拟控制系统,它的控制精度较差,体积庞大,可移植性、可扩展性较差。为了改善这些缺点,这里采用单片机和电液伺服系统组成数字液压伺服系统。

　　数字液压伺服系统有以下优点。首先,液压元件的功率-重量比和力矩-惯量比更大,可以组成体积小、重量轻、加速能力强和快速反应的伺服系统来控制大功率和大负载;液压执行元件快速性好,系统响应速度快;控制精度高。其次,用单片机作为控制器的数字伺服阀控制系统,有体积小、可靠性高、经济性好等明显优点。这种数字式系统的性能可以大大超过模拟系统。

　　①数字控制系统可以实现高精度位置控制,而模拟系统控制精度较差。

　　②用数字控制系统可以随意改变控制方式。由于采用单片机,只要硬件接口包括PWM功放接口、速度反馈接口和位置反馈接口,就可以对系统采用不同的控制方式、不同的控制算法,有极大的灵活性。

　　③如果需要,可以实现和主控室的远程通信,实现整条生产线的闭环控制。单片机还可以记录下带材的历史偏移量。

　　1　纠偏系统原理及结构框图

　　在带材连续生产过程中,为了使卷取后卷边平整通常要安装纠偏系统(EPC)对带材进行跟踪,使带卷的一边整齐。EPC工作原理:采用闭环控制,首先通过光电传感器检测出带钢位置偏差,并将偏差值转换成电信号输入到伺服放大器中,伺服系统的电液伺服阀根据信号的大小驱动油缸,油缸带动卷取机和传动装置作相应的连续移动。由于光电传感器是固定在卷取机上的,这样光电传感器和卷取机就可以连续地跟踪带材,卷取机和带材就不会发生相对位置变化,从而达到带材整齐地在卷取机上成卷的目的。

　　整个控制系统的结构如图1所示,包括液压控制系统和单片机数字控制系统两部分。液压控制系统中油液由油泵从油箱吸入,经单向阀、节流阀后向伺服阀供油。根据伺服放大器的电信号控制伺服阀的开口度,向伺服油缸供液压油,从而驱动卷取机。单片机数字控制系统主要由单片机8051、伺服阀放大器、光电传感器和位移传感器组成。

　　这个系统由两个位置反馈环组成。由位移传感器产生的反馈是个局部反馈,它的作用是可以改善伺服系统的阻尼性能,提高系统的刚性,并减少局部环内各种线性因素的影响。光电传感器产生的反馈回路是主反馈回路,它的性能直接影响整个系统。

　　系统方块原理图(图2)中, X(s)是给定值, K1是位移偏差比例放大环节, K2G2(s)是内环放大及串联校正环节, K3是伺服放大器环节, G4(s)是伺服阀环节, G5(s)是伺服液压缸环节, G6(s)是执行机构环节, H1(s)是位移传感器的反馈环节, H2(s)是光电传感器反馈环节。