号，然后进行 PID 控制计算，输出信号由电液伺服
阀伺服放大后由液压泵驱动液压缸向减少偏差的
方向移动。

[2]

位置传感器

PID控制器

电液伺服阀

位置给定

蓄能器

卸荷阀

液压泵

液压缸

图 1 液压位置控制系统

3．液压系统的控制精度

伺服阀响应时间为 6-8ms 是指给定满容量输
出，伺服阀从 0%到 90%流量的时间，这种大流量
操作只有初始摆辊缝和卸荷时使用，即对应轧线上
未轧钢的动作。而当机架轧钢时，伺服阀和 AGC
系统进入伺服锁定状态，即“小信号”处理过程，
此时控制器对伺服阀的给定不超过 10%，伺服阀在
“小信号”时的响应时间几乎小于 1ms，再加上伺
服阀到油缸的油路（应尽可能短）滞后，动作时间
在 1-2ms 之间。因此，要求液压控制器采样时间和
控制时间在 1-2ms。

图 2 液压系统响应曲线

SMS 同时警告，如果控制器扫描周期长于伺服

阀的响应时间，将造成控制器跟不上阀的动作而引
起“小信号”震荡现象。

对此，我们运用 Matlab 对液压系统进行了仿真。

当控制周期选为 10ms 时，响应曲线为图 2 的上面
曲线；当控制周期选为 1ms 时，响应曲线为图 2 的
下面曲线。从图 2 中，我们可以看出，控制周期为

1ms 时系统响应快、稳定性好。

4．嵌入式系统 VxWorks

一个高性能的嵌入式系统,其软件可靠性在很
大程度上取决于采用的实时多任务操作系统,一些
常用的实时多任务操作系统有 Vxworks、QNX、

Nucleus Plus、FSOS、Linux 等,该文软件核心部分
采用美国 Windriver 公司的 Vxworks 实时多任务操
作系统。采用操作系统的最大优势是便于软件的开
发,使软件的可重用性、可维护性大为提高,从而整
体上提高软件的可靠性。

[3]

VxWorks 其主要优势包括：

（1）VxWorks 具有一个高性能的操作系统内核 Wind。

VxWorks 采用微内核结构，主要特点包括快速多任务

切换、抢占式任务调度、任务间通信手段多样化等。
（2）VxWorks 具有非常优秀的开发环境 Tornado，便
于操作、配置和应用程序的开发调试。
（3）VxWorks 具有较好的兼容性和良好的移植性，

VxWorks 支持包括 X86 系列、

POWERPC 系列、

SPARC

系列、ARM 系列、MIPS 系列等几乎所有流行的 CPU，
可适用于不同的硬件平台。

5.嵌入式控制器的设计

5.1 模糊 PID 控制

常规 PID 控制因为算法简单、鲁棒性好、可靠

性高等优点被广泛应用于工业过程控制。但是基于
线性调节理论的 PID 控制,无论怎样改变仅有的几
个调节参数也无法克服存在于提高响应速度必然
伴随超调量之间互相抑制的矛盾,即提高响应速度
必然伴随超调量的增加；反之亦然。另外,从状态反
馈的角度出发，PID 控制方式仅利用了三个状态的
信息，而大量的状态信息是未被利用的。模糊控制
可利用人的经验、知识、技巧和直接推理,不依赖被
控对象的精确数学模型,从这种意义上说,也可以把
模糊控制器看作是一种非线性 PID 控制器。PID 算
法与模糊控制相结合,这在很大程度上弥补了传统

PID 控制算法的局限性,对液压系统的控制具有重
要的应用价值。