伺服油缸试验台中多余力的抑制研究

　　0 引言

　　轧机液压AGC系统具有响应快、精度高等特点,但系统中的关键元件轧制伺服油缸轧制力大、行程短、频率响应高,其检测方法、检测项目及测试方案均应与普通油缸有所不同。目前,轧机伺服油缸的试验仍沿用普通缸的试验标准,所测的性能参数不能反应伺服油缸的工作性能,上机后不能确保正常工作。

　　因此,国内急需能够对液压AGC系统中轧制伺服油缸进行动态和静态试验的技术和设备。伺服油缸试验台是用于仿真油缸在轧制过程中所受力载荷谱的加载装置,是典型的被动式电液力伺服系统,它的功能是模拟液压缸在实际工作状态下所受到的轧制力变化情况,并将此力实时地施加于油缸,从而检测出伺服油缸的技术性能指标,以达到缩短研制周期、节约研制经费、提高可靠性和成功率的目的。但是在动态加载过程中,由于被测试油缸的主动运动引起的多余力会严重影响系统的加载精度,也会使系统的稳定性变坏、频宽变窄、加载灵敏度降低。因此,如何克服多余力是设计伺服油缸试验台、改善系统控制性能的关键。

　　一般来说,抑制系统多余力的方法主要分成硬件和软件两方面。软件方面主要体现在控制方法上,目前,广泛应用于国内的负载模拟器的控制方法如多变量解耦控制、结构不变性原理、开闭环同一性理论等。从硬件(机械)上改进后,则其具有性能稳定、可靠性好等优点。目前采用的方法有并联阻尼器、缓冲弹簧校正、蓄压器校正、双阀流量补偿控制、同步反向补偿、位置同步补偿等。笔者针对轧机的伺服油缸实验台,分别采用动压反馈装置(并联阻尼器)和结构不变性原理的方法,讨论如何从硬件和软件上进行多余力抑制。

　　1 多余力分析

　　其中,位置控制系统用于仿真油缸在实际工况下的运动状态,力加载系统用于仿真伺服油缸在轧制过程中所受的力载荷谱。所谓多余力可以说是由于加载系统中存在各种扰动所引起的输出力的偏差。右半部分是承载对象(轧制伺服油缸),是一个位置伺服系统,执行元件是非对称液压缸;左半部分是加载系统,对右边的承载对象施加力,施加力的大小和方向是承载对象位移的函数,它能够再现轧制伺服油缸所受到的轧制力,加载系统的执行元件是非对称液压缸。二者的油缸活塞通过力传感器、惯性负载与弹簧相连接。其中,由于承载对象是位置伺服控制系统,它自身在指令信号控制下,按照一定的规律和要求主动运动。在承载对象输入指令信号的瞬间,加载系统的输入信号UFr=0,加载电液伺服阀处于零位。加载液压缸3的两工作腔被封死,加载液压缸活塞不动,在APC系统运动趋势作用下,力传感器6输出力信号UFfX0,这个力就是多余力。力传感器将感知到的力信号反馈给加载系统:控制加载伺服阀产生一定的开口,使加载液压缸与AGC系统液压缸一起运动,多余力随之减小。APC系统活塞杆运动产生的位移信号由位移传感器输入到力函数发生器4,力函数发生器4的输出信号就是加载系统的输入力控制信号。