一种双液压缸同步控制方法及其仿真研究

张志伟

1

，张福波

1，

2

，王国栋

2

（1. 东北大学机械工程与自动化学院，沈阳 110006；

2 . 东北大学国家重点实验室，沈阳 110006）

摘要：本文介绍了一种简单实用的双液压缸同步控制方法，并利用计算机仿真的方法对该控制方法的控制效果进行了研究。

东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室的一台 UC 轧机的 AGC 系统中实际应用了该控制方法。实际应用表明，该方法
简单易行，且具有很好的同步控制效果。

关键词：双液压缸；同步控制；仿真研究

中图分类号：TH137

文献标识码：B

文章编号：1001 - 3881（2003）3 - 232 - 1

An Synchronization Control Strategy Applied in Two Cylinders System and Its Simulation

ZHANG Zhi-wei

1

，ZHANG Fu-bo

1，

2

，WANG Guo-dong

2

（1. SchooI of MechanicaI Engineering and Automation ，NEU ，Shenyang 110006；

2 . State Key Lab，NEU，Shenyang 110006，China）

Abstract：This paper tends to introduce a practicaI but simpIe synchronization controI strategy and verify it by means of simuIation. This

method had been appIied in the AGC system of the UC miII of the State Key Lab of NEU. The resuIts show that the strategy is practicaI and can act

weII .

Keywords：

Two cyIinders；Synchronization controI；SimuIation

!

引言

UC 轧机是东北大学轧制技术及连轧自动化国家重

点实验室研制的一台单机架六辊轧机。这种轧机具有

板型好、精度高、降低轧制力等优点。该机 AGC 系统
的辊缝调节机构由电液伺服阀驱动的两个液压缸组成，

通过对液压缸柱塞位置的控制来实现轧辊辊缝的调节，

从而保证带钢的纵向厚度公差。由于两液压缸驱动同

一负载，当两液压缸输出不同步时，两液压缸之间势

必存在着相互作用，这种相互作用使系统的动态性能

恶化，限制了系统的频宽，严重时可使系统失稳。本

文采用了一种简单实用的同步控制方法保证了厚度控

制系统对双液压缸的同步要求。

"

同步控制算法

该同步控制算法的原理框图如图 1 所示，其中位

置同步控制算法可以采用比例算法或比例微分算法。

采用比例算法可以减小位置同步误差，而采用比例微

分算法可同时降低位置同步误差和速度同步误差。

图 1 位置同步控制原理框图

为讲述方便，定义如下符号，

y

i

1

— 当前控制周期 1 # 液压缸柱塞位置的实测值；

y

i

2

— 当前控制周期 2 # 液压缸柱塞位置的实测值；

y

i -1

1

— 上一控制周期 1 # 液压缸柱塞位置的实测

值；

y

i -1

2

— 上一控制周期 2 # 液压缸柱塞位置的实测

值；

（1）当采用比例算法时，y' =  

1

（ y

i

1

-y

i

2

）

（2）当 采 用 比 例 微 分 算 法 时，y' =  

1

（ y

i

1

-y

i

2

）-

 

2

（ y

i-1

1

-y

i-1

2

）

其中， 

1

、 

2

为比例系数。

#

仿真研究

为了检验该算法的控制效果，本文对该控制算法

进行了仿真研究。控制器 1、控制器 2 采用自校正控
制算法。作者通过改变两个阀控缸位置子系统数学模

型的参数，使两个子系统的响应曲线有较大的差别，

以便更容易观察出算法的控制效果。输入信号采用频

率为 50Hz、幅值为 1!m 的方波信号，在 MATLAB 环境
下，应用 SIMULINGK 仿真工具构造仿真框图，在  

1

、

 

2

取不同值时进行仿真分析，结果如图 2 所示，得到如

下结论：

（1）采用比例算法可以得到很好的控制效果，此时

可取  

1

= 0.5。

（2）采用比例微分算法时， 

1

的取值在 0.5 附近为

图 2

位置同步控

制仿真分析

宜； 

2

的取值不宜过大，否

则易使系统不稳定。

当 取 K

1

= 0.5、K

2

=

0.0001 时，仿 真 结 果 如 图 2
所示。图中，曲线 1、2 表示
的是两个阀控缸子系统未加

进同步控制算法时的响应曲

线，可以看出二者的误差较

大；曲线 3、4 表示的是加进同步控制算法后两个子系

（下转第 239 页）

・

2

3

2

・

《机床与液压》2003. NO. 3