本發(fā)明涉及冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種基于AMESim的軋機(jī)輥縫控制模型。

背景技術(shù)：

AGC其主要功能是計(jì)算出軋制時(shí)的負(fù)載輥縫，傳遞給液壓伺服輥縫控制HGC進(jìn)行輥縫控制，進(jìn)而保持軋制過(guò)程中輥縫恒定。萬(wàn)能軋機(jī)輥AGC技術(shù)可以看成為板帶軋機(jī)AGC的移植，但由于H型鋼的翼緣和腹板尺寸測(cè)量準(zhǔn)確較為困難，所以只采用GM-AGC(Gaugemeter Automatic Gauge Control)。GM-AGC控制的基本思想是將軋機(jī)機(jī)架本身作為測(cè)厚儀，通過(guò)對(duì)機(jī)架的輥縫和軋制力進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)控制模型間接地對(duì)型鋼厚度進(jìn)行測(cè)量。萬(wàn)能軋機(jī)采用AGC和HGC技術(shù)，考慮了機(jī)架變形量，采用高響應(yīng)的液壓伺服控制系統(tǒng)，可以快速、精確的控制輥縫，這樣可以保證即使軋件入口端即使存在尺寸偏差，也能保證軋件實(shí)際出口尺寸以目標(biāo)尺寸非常小的尺寸偏差。

但是，對(duì)于這種高精度要求的軋機(jī)輥縫控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證非常復(fù)雜，生產(chǎn)出實(shí)際的軋機(jī)并做相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試工作卻是非常的昂貴。AMESim軟件是LMS公司的一款多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)軟件，用戶可以在這個(gè)單一平臺(tái)上建立復(fù)雜的多學(xué)科領(lǐng)域的系統(tǒng)建模，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計(jì)算和深入分析，也可以在這個(gè)平臺(tái)上研究任何元件或系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。采用單元模塊搭建工程系統(tǒng)的方式，使用戶可以在模型中描述所以系統(tǒng)和零部件的功能，而不需要書寫任何程序代碼，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)、驗(yàn)證復(fù)雜程度。

本發(fā)明根據(jù)此問(wèn)題，通過(guò)AMESim軟件搭建軋機(jī)輥縫控制仿真模型，在此平臺(tái)上可以很精確的仿真實(shí)際的系統(tǒng)精度等靜、動(dòng)態(tài)特性。該模型實(shí)現(xiàn)軋機(jī)輥縫的有效控制，提供一套基于AMESim軋機(jī)輥縫控制仿真模型。本發(fā)明所述的模塊化仿真模型清晰簡(jiǎn)明、易于組合調(diào)試，大大節(jié)約了系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間，為設(shè)計(jì)和產(chǎn)品搭建了橋梁。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于AMESim的軋機(jī)輥縫控制模型，包括輥縫運(yùn)算控制單元(A)、上輥控制單元(B)、下輥控制單元(C)、上輥液壓?jiǎn)卧?E)、下輥液壓?jiǎn)卧?F)、上機(jī)座單元(G)、下機(jī)座單元(H)、負(fù)載單元(K)，上輥液壓?jiǎn)卧ㄉ纤欧y以及由上伺服閥控制的上液壓缸，下輥液壓?jiǎn)卧ㄏ滤欧y以及由下伺服閥控制的下液壓缸，所述控制模型采用絕對(duì)控制模式或相對(duì)控制模式獲得上液壓缸活塞桿設(shè)定位移以及下液壓缸活塞桿設(shè)定位移，上液壓缸活塞桿設(shè)定位移在上輥控制單元經(jīng)上線反饋系數(shù)、上伺服放大系數(shù)處理后作為上伺服閥輸入電流，通過(guò)上輥液壓?jiǎn)卧刂粕宪堓伒膭?dòng)作量，下液壓缸活塞桿設(shè)定位移在下輥控制單元經(jīng)下線反饋系數(shù)、下伺服放大系數(shù)處理后作為下伺服閥輸入電流，通過(guò)下輥液壓?jiǎn)卧刂葡萝堓伒膭?dòng)作量，從而將負(fù)載單元的軋件軋制成設(shè)計(jì)厚度，并分別推動(dòng)上機(jī)座、下機(jī)座變形，上液壓缸活塞桿、下液壓缸活塞桿的實(shí)際位移均傳遞給輥縫運(yùn)算控制單元進(jìn)行閉環(huán)控制，其中，在絕對(duì)控制模式下，輥縫運(yùn)算控制單元接收輥縫指令，并與原始輥縫比較后得到輥縫輸出基準(zhǔn)值，輥縫輸出基準(zhǔn)值進(jìn)一步與分配系數(shù)計(jì)算后得到上液壓缸活塞桿設(shè)定位移以及下液壓缸活塞桿設(shè)定位移，并分別傳送給上、下輥控制單元；在相對(duì)控制模式下，在上輥控制單元中輸入對(duì)應(yīng)軋件厚度的上軋制力，作為上軋制力鎖定值，并利用實(shí)際軋制力與上軋制力鎖定值的差值結(jié)合上機(jī)座剛度系數(shù)運(yùn)算得到上液壓缸活塞桿設(shè)定位移，在下輥控制單元中輸入對(duì)應(yīng)軋件厚度的下軋制力，作為下軋制力鎖定值，并利用實(shí)際軋制力與下軋制力鎖定值的差值結(jié)合下機(jī)座剛度系數(shù)運(yùn)算得到下液壓缸活塞桿設(shè)定位移。

優(yōu)選地，所述上液壓缸活塞桿設(shè)定位移還經(jīng)過(guò)如下修正處理：輥縫輸出基準(zhǔn)值與上分配系數(shù)計(jì)算后與上液壓缸活塞桿位移計(jì)算差值得到上一修正值，所述上一修正值與上軋制力鎖定位移計(jì)算差值得到上二修正值，所述上液壓缸活塞桿設(shè)定位移與上二修正值計(jì)算差值得到最終的上液壓缸活塞桿設(shè)定位移；所述下液壓缸活塞桿設(shè)定位移還經(jīng)過(guò)如下修正處理，輥縫輸出基準(zhǔn)值與下分配系數(shù)計(jì)算后與下液壓缸活塞桿位移計(jì)算差值得到下一修正值，然后，下一修正值與下軋制力鎖定位移計(jì)算差值，得到下二修正值，所述下液壓缸活塞桿設(shè)定位移與下二修正值計(jì)算差值得到最終的下液壓缸活塞桿設(shè)定位移。

優(yōu)選地，根據(jù)上輥液壓?jiǎn)卧械纳弦簤焊谆钊粔毫?、上液壓缸活塞桿腔壓力計(jì)算出上實(shí)際軋制力，并用上實(shí)際軋制力結(jié)合上機(jī)座剛度系數(shù)得到上機(jī)座位移并發(fā)送給輥縫運(yùn)算控制單元的對(duì)應(yīng)接口；根據(jù)下輥液壓?jiǎn)卧械南乱簤焊谆钊粔毫?、下液壓缸活塞桿腔壓力計(jì)算出下實(shí)際軋制力，并用下實(shí)際軋制力結(jié)合下機(jī)座剛度系數(shù)得到下機(jī)座位移并發(fā)送給輥縫運(yùn)算控制單元的對(duì)應(yīng)接口。

優(yōu)選地，輥縫運(yùn)算控制單元接收上機(jī)座位移信息，并將上機(jī)座位移與上液壓缸活塞桿位移量差值運(yùn)算，其計(jì)算結(jié)果結(jié)合轉(zhuǎn)換系數(shù)，得到上輥修正值；輥縫運(yùn)算控制單元接收下機(jī)座位移信息，并將下機(jī)座位移與下液壓缸活塞桿位移量差值運(yùn)算，其計(jì)算結(jié)果結(jié)合轉(zhuǎn)換系數(shù)，得到下輥修正值，上輥修正值和下輥修正值相疊加得到輥縫修正值，輥縫修正值與輥縫輸出基準(zhǔn)值進(jìn)行差值計(jì)算得到液壓缸活塞桿位移總量，液壓缸活塞桿位移總量與分配系數(shù)計(jì)算得到上液壓缸活塞桿設(shè)定位移以及下液壓缸活塞桿設(shè)定位移。

優(yōu)選地，所述輥縫修正值與原始輥縫進(jìn)行差值計(jì)算，得到輥縫反饋。

優(yōu)選地，還包括控制模式切換單元，控制模式切換單元分別與上輥控制單元、下輥控制單元相連，控制模式切換單元接收到切換指令，從而控制上輥控制單元、下輥控制單元同時(shí)切換到同一控制模式。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合下面附圖對(duì)其實(shí)施例進(jìn)行描述，本發(fā)明的上述特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚和容易理解。箭頭表示信號(hào)傳遞方向

圖1是本發(fā)明實(shí)施例涉及的軋機(jī)輥縫控制仿真模型結(jié)構(gòu)連接圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例涉及的軋機(jī)輥縫控制仿真模型的連接示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例涉及輥縫運(yùn)算控制單元A的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例涉及的控制模式切換單元D的示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例涉及的上輥控制單元B的示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例涉及的下輥控制單元C的示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例涉及的上輥液壓?jiǎn)卧狤的示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例涉及的下輥液壓?jiǎn)卧狥的示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例涉及的上機(jī)座單元G的示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例涉及的下機(jī)座單元H的示意圖；

圖11是本發(fā)明實(shí)施例涉及的負(fù)載單元K的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明所述的基于AMESim的軋機(jī)輥縫控制模型的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說(shuō)明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。此外，在本說(shuō)明書中，附圖未按比例畫出，并且相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。

本發(fā)明所公開的基于AMESim的軋機(jī)輥縫控制模型，搭建了整體軋機(jī)輥縫控制結(jié)構(gòu)，包括輥縫運(yùn)算控制單元A、控制模式切換單元D、上輥控制單元B、下輥控制單元C、上輥液壓?jiǎn)卧狤、下輥液壓?jiǎn)卧狥、上機(jī)座單元G、下機(jī)座單元H、負(fù)載單元K共9個(gè)單元模塊。該模型包括絕對(duì)控制模式和相對(duì)控制模式，在兩種模式下均可以實(shí)現(xiàn)軋件厚度的自動(dòng)控制。其中，絕對(duì)控制模式的定義是根據(jù)輥縫控制指令的輸入直接驅(qū)動(dòng)上下液壓缸，并把上下液壓缸的位移進(jìn)行反饋閉環(huán)控制的控制模式。相對(duì)控制模式的定義是軋制過(guò)程中根據(jù)實(shí)際軋制力產(chǎn)生實(shí)際變形量，上下液壓缸運(yùn)動(dòng)對(duì)此機(jī)架變形量計(jì)算進(jìn)行閉環(huán)控制，并隨時(shí)進(jìn)行輥縫調(diào)整的控制模式。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

控制模式切換單元D的D2接口與上輥控制單元B的對(duì)應(yīng)接口B5相連；D1接口與下輥控制單元C的對(duì)應(yīng)接口C1相連，從而控制上輥控制單元B、下輥控制單元C同時(shí)切換到同一控制模式。控制模式切換單元D接收到切換指令D01后，將控制模式切換為絕對(duì)控制模式或相對(duì)控制模式。

在絕對(duì)控制模式下，輥縫運(yùn)算控制單元A接收輥縫指令A(yù)01，并與原始輥縫A02比較后得到輥縫輸出基準(zhǔn)值，并通過(guò)A5接口將輥縫輸出基準(zhǔn)值傳輸給上輥控制單元B的B6接口；通過(guò)A4接口將輥縫輸出基準(zhǔn)值傳輸給下輥控制單元C的C8接口。輥縫輸出基準(zhǔn)值還與輥縫修正值(在下文中計(jì)算說(shuō)明)進(jìn)行比較計(jì)算得到液壓缸活塞桿位移總量，液壓缸活塞桿位移總量進(jìn)一步與分配系數(shù)A03計(jì)算后得到上液壓缸活塞桿設(shè)定位移、下液壓缸活塞桿設(shè)定位移。上液壓缸活塞桿設(shè)定位移再由A6接口傳輸給上模式切換開關(guān)B07的B3接口；下液壓缸活塞桿設(shè)定位移由A3接口傳輸給下模式切換開關(guān)C07的C3接口。當(dāng)B5接口控制上輥控制單元B由B3接口控制時(shí)，且C1接口控制下輥控制單元C由C3接口控制時(shí)為絕對(duì)控制模式。

在絕對(duì)控制模式下，上輥控制單元B的B3接口接收到上液壓缸活塞桿設(shè)定位移后經(jīng)過(guò)上線反饋系數(shù)B08、上伺服放大系數(shù)B09等運(yùn)算后變?yōu)樗欧y輸入電流。進(jìn)一步地，伺服閥輸入電流B7經(jīng)E6接口調(diào)節(jié)上液壓缸伺服閥E07、上液壓缸伺服閥E08的輸出流量，E04是上液壓缸活塞腔，E02是上液壓缸活塞桿腔。也就是調(diào)節(jié)流入上液壓缸活塞腔E04的液壓流量，從而調(diào)節(jié)上液壓缸推動(dòng)上軋輥E03的動(dòng)作量。接著，負(fù)載單元K的軋件被軋制設(shè)計(jì)厚度，同時(shí)推動(dòng)上機(jī)座變形，上液壓缸活塞桿位移傳感器E01把此活塞桿位移傳遞給輥縫運(yùn)算控制單元A進(jìn)行閉環(huán)控制。負(fù)載單元K發(fā)送的負(fù)載力指令K01經(jīng)負(fù)載力傳遞K02分別傳遞給上輥液壓?jiǎn)卧?、下輥液壓?jiǎn)卧?。具體說(shuō)，K2接口與上輥液壓?jiǎn)卧腅2相連，K1接口與下輥液壓?jiǎn)卧腇4接口相連。E4為上液壓缸傳遞給上機(jī)座的力，與上機(jī)座單元G的對(duì)應(yīng)接口G1相連，上機(jī)座單元G等效上機(jī)座。

下輥控制與上輥控制類似，下輥控制單元C的C3接口接收到下液壓缸活塞桿設(shè)定位移后經(jīng)過(guò)下線反饋系數(shù)C08、下伺服放大系數(shù)C09等運(yùn)算后變?yōu)樗欧y輸入電流。進(jìn)一步地，伺服閥輸入電流C7經(jīng)F6接口分別調(diào)節(jié)下液壓缸伺服閥F07、下液壓缸伺服閥F08的輸出流量，F(xiàn)02是下液壓缸活塞腔，F(xiàn)04時(shí)下液壓缸活塞桿腔。也就是調(diào)節(jié)流入下液壓缸活塞腔F04的液壓流量，從而調(diào)節(jié)下液壓缸推動(dòng)下軋輥F03的動(dòng)作量。接著，負(fù)載單元k的軋件被軋制設(shè)計(jì)厚度，同時(shí)推動(dòng)下機(jī)座變形，下液壓缸活塞桿位移傳感器F01把此活塞桿位移傳遞給輥縫運(yùn)算控制單元A進(jìn)行閉環(huán)控制。F4為負(fù)載力，與負(fù)載單元K對(duì)應(yīng)接口K1相連，F(xiàn)2為下液壓缸傳遞給下機(jī)座的力，與下機(jī)座單元H的對(duì)應(yīng)接口H1相連，下機(jī)座單元H等效下機(jī)座。

而在相對(duì)控制模式下，上輥控制單元B中，模型給出對(duì)應(yīng)軋件厚度的軋制力，并把軋制力輸入到上軋制力鎖定值B04中；進(jìn)一步，上輥液壓?jiǎn)卧狤中，根據(jù)上液壓缸活塞腔壓力傳感器E05、上液壓缸活塞桿腔壓力傳感器E06計(jì)算出實(shí)際的軋制力，這樣實(shí)際的軋制力減去上軋制力鎖定值后經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到活塞桿需要位移；進(jìn)一步，把此值經(jīng)過(guò)上輥控制單元B接收到此值后經(jīng)過(guò)上線反饋系數(shù)B08、上伺服放大系數(shù)B09等運(yùn)算后變?yōu)樗欧y輸入電流驅(qū)動(dòng)上輥液壓?jiǎn)卧狤中上液壓缸移動(dòng)相應(yīng)位移，上液壓缸活塞桿位移傳感器E01把此活塞桿位移傳遞給輥縫運(yùn)算控制單元A進(jìn)行閉環(huán)控制。

下面詳細(xì)說(shuō)明相對(duì)控制模式產(chǎn)生過(guò)程，B1接口與上輥液壓?jiǎn)卧狤對(duì)應(yīng)接口E5相連，接收上液壓缸上腔(活塞腔)的壓力傳感器值；B8接口與上輥液壓?jiǎn)卧狤對(duì)應(yīng)接口E1相連，接收上液壓缸下腔(活塞桿腔)的壓力傳感器值；上腔和下腔的壓力差值結(jié)合上活塞有效作用面積B02、上壓力轉(zhuǎn)換系數(shù)B01計(jì)算得到實(shí)際軋制力，實(shí)際軋制力與上機(jī)座剛度系數(shù)B03計(jì)算得到上機(jī)座位移，并經(jīng)B2接口傳輸?shù)紸7接口。實(shí)際軋制力減去上軋制力鎖定值后與上機(jī)座剛度系數(shù)B03得到上液壓缸活塞桿設(shè)定位移。輥縫輸出基準(zhǔn)值與上分配系數(shù)B05計(jì)算后與上液壓缸活塞桿位移B4計(jì)算差值得到上一修正值，然后，上一修正值與上軋制力鎖定位移B06計(jì)算差值，得到上二修正值，上液壓缸活塞桿設(shè)定位移與上二修正值計(jì)算差值得到最終的上液壓缸活塞桿設(shè)定位移。上液壓缸活塞桿設(shè)定位移經(jīng)上線反饋系數(shù)B08、上伺服放大系數(shù)B09等運(yùn)算后變?yōu)樗欧y輸入電流。

下輥控制與上輥控制類似。根據(jù)下液壓缸活塞桿腔壓力傳感器F05、下液壓缸活塞腔壓力傳感器F06計(jì)算出實(shí)際的軋制力，C5接口與下輥液壓?jiǎn)卧狥對(duì)應(yīng)接口F1相連，接收下液壓缸上腔(活塞桿腔)的壓力傳感器值；C6接口與下輥液壓?jiǎn)卧狥對(duì)應(yīng)接口F5相連，接收下液壓缸下腔(活塞腔)的壓力傳感器值；上腔和下腔的壓力差值結(jié)合活塞有效作用面積C01、下壓力轉(zhuǎn)換系數(shù)C02計(jì)算得到實(shí)際軋制力，實(shí)際軋制力與下機(jī)座剛度系數(shù)C03計(jì)算得到下機(jī)座位移，并經(jīng)C4接口傳輸?shù)紸2接口。實(shí)際軋制力減去下軋制力鎖定值C04后與下機(jī)座剛度系數(shù)C03得到下液壓缸活塞桿設(shè)定位移，輥縫輸出基準(zhǔn)值與下分配系數(shù)C05計(jì)算后與下液壓缸活塞桿位移C2計(jì)算差值得到下一修正值，然后，下一修正值與下軋制力鎖定位移C06計(jì)算差值，得到下二修正值，下液壓缸活塞桿設(shè)定位移與下二修正值計(jì)算差值得到最終的下液壓缸活塞桿設(shè)定位移。下液壓缸活塞桿設(shè)定位移經(jīng)下線反饋系數(shù)C08、下伺服放大系數(shù)C09等運(yùn)算后變?yōu)樗欧y輸入電流。

此外，輥縫輸出基準(zhǔn)值在與分配系數(shù)A03計(jì)算之前，先與輥縫修正值進(jìn)行比較計(jì)算，下面具體說(shuō)明輥縫修正值的產(chǎn)生過(guò)程。

A9接口接收上液壓缸活塞桿位移傳感器反饋，并通過(guò)A1接口將上液壓缸活塞桿位移反饋給上輥控制單元B的B4接口。A7接口與上輥控制單元B的B2接口相連,接收上機(jī)座位移。上機(jī)座位移與A9接口傳輸過(guò)來(lái)的上液壓缸活塞桿位移量比較運(yùn)算，其計(jì)算結(jié)果經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換系數(shù)A05，得到上輥修正值。

同樣地，A10接口接收下液壓缸活塞桿位移傳感器反饋，A8接口與下輥控制單元C的對(duì)應(yīng)接口相連。A2接口與下輥控制單元C的C4接口相連，接收下機(jī)座位移。下機(jī)座位移與A10接口傳輸過(guò)來(lái)的下液壓缸活塞桿位移量比較運(yùn)算，其計(jì)算結(jié)果經(jīng)轉(zhuǎn)換系數(shù)A05，得到下輥修正值。

上輥修正值和下輥修正值相疊加得到輥縫修正值，輥縫修正值與原始輥縫A02進(jìn)行比較計(jì)算，得到輥縫反饋A04。并且輥縫修正值還與輥縫輸出基準(zhǔn)值進(jìn)行比較計(jì)算得到液壓缸活塞桿位移總量。液壓缸活塞桿位移總量與分配系數(shù)計(jì)算得到上液壓缸活塞桿設(shè)定位移以及下液壓缸活塞桿設(shè)定位移。

本發(fā)明基于AMESim軟件，建立軋機(jī)輥縫控制模型，采用絕對(duì)控制模式和相對(duì)控制模式實(shí)現(xiàn)軋機(jī)輥縫的有效控制，其控制邏輯清晰簡(jiǎn)明、易于組合調(diào)試，大大節(jié)約了系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。