三种典型压力AGC的仿真研究

化， １９８４，（ １） ： ２４－３１．
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２２
４ 结束语
本设计具有以下创新点： （ １） 提出了对 学 生 的 语 音 学 习 状 况 进 行 检 测 的 方 案 ， 并 通 过设计、试验得以实现 。 （ ２） 采用了 ３２ 位高速处理器 Ａ Ｒ Ｍ Ｓ３Ｃ ４４Ｂ ０ 嵌入式微处理 器， 具有高性价比， 低功耗， 高性能的特点， 为掌上设备和一般 类型应用提供了小型微控制器的解决方案。 本设计可得出以下结论： （ １） 基于 Ｇ ＰＲ Ｓ 网络实现的无线测控系统可以对语音教学 子系统进行测控； （ ２） 采 用 公 用 的 移 动 通 信 Ｇ ＰＲ Ｓ 网 络 ， 通 信 可 靠 ， 投 资 少 ， 可以实现全国范围内的无线通信， 避免了采用电话线方式实 现远程实时监控和数据传输； （ ３） 监测仪可 以 作 为 整 个 无 线 测 控 系 统 的 一 部 分 ， 也 可 以 单独使用， 监控中心可以对某一区域内的教学情况进行统一 的监控管理， 对于提高语音教学质量有一定的促进作用； （ ４） Ｃ ａｓｙｎｃＳｏｃｋｅｔ类为使用 Ｓｃｏｋｅｔ提 供 了 极 大 的 方 便 。 建
参考文献： ［１］ 何琳琳．基于电话网络的家用电器远程控制系统的实现［Ｊ］．微计算
机信息， ２００６， ５（ ２） ： ７３－７４． ［２］ 孙 宏 伟．基 于 Ｓ３Ｃ ２４４０ 远 程 图 像 无 线 监 控 系 统 的 设 计［Ｊ］．微 计 算
图 ４ 液压辊缝控制系统框图
图中的框 １ 为位置误差放大器、算法超前和滞后等， 其传
递函数为：
Ｆ（１
Ｓ）
＝Ｋ
１
１＋Ｔ １＋Ｔ
１１ １２
Ｓ Ｓ
（ ５）
框 ２ 为伺服阀， 其传递函数为：
Ｆ（２
Ｓ） ＝Ｋ ２ｆ（ｓ
ｊｗ）
１ １＋Ｔ２１ Ｓ
（ ６）
框 ３ 为液压机构（ 执行机常 数 ；
Ｓ— — — 拉 斯 算 子 ； ｆ（ｓ ｊｗ） — ——伺服阀传递函数。
３ 动态仿真
Ｓｉｍ ｕｌｉｎｋ 是一个用来对动态系统进行建模 、仿 真 和 分 析 的 软件包。它为用户提供了一个图形化的用户界面（Ｇ Ｕ Ｉ）， 与用微 分方程和差分方程建模的传统仿真软件包相比， 具有更直观、 更方便、更灵活的优点。笔者用 Ｓｉｍ ｕｌｉｎｋ 建立上述三种控制模 型， 在上述轧机液压辊缝控制系统模型及系统参数完全相同的 条件下进行同窗仿真， 并绘制仿真曲线， 进行比较。
随着计算机技术的迅猛发展， 计算机仿真得到越来越广泛 地 应 用 。计 算 机 仿 真 能 够 为 许 多 实 验 提 供 方 便 、灵 活 的“ 活 的 数 学模型”。其在系统研究中的重要性在于， 它不仅经济而且安全 可 靠 ， 这 些 优 点 使 其 在 航 空 、航 天 、核 电 站 等 领 域 得 到 最 早 应 用。采用计算机仿真既可以减少实际的试验次数， 节省费用， 又 可以缩短设备或工艺的研制时间， 社会效益和经济效益十分显 著。到目前为止， 美国 Ｍ ａｔｈ Ｗ ｏｒｋｓ 软件公司的动态仿真集成软 件 Ｓｉｍ ｕｌｉｎｋ 与该公司著名的 Ｍ Ａ ＴＬＡ Ｂ 软件集成在一起 ， 成 为 当今最具影响力的控制系统应用软件。把 Ｓｉｍ ｕｌｉｎｋ 与 Ｖ Ｂ 结合 对厚度自动控制系统仿真可以为研究者呈现出完整的轧机厚 度控制过程， 为现场实验应用提供有效的参考数据。笔者使用 从 现 场 采 集 的 单 机 架 数 据 ， 在 Ｓｉｍ ｕｌｉｎｋ 界 面 下 建 立 上 述 三 种 控制方式的控制模型， 进行同窗仿真。
发明的动态设定型 Ａ Ｇ Ｃ 。前两者是由“ｐ－ｈ”图推得的静态数学
模型， 而我国钢铁研究总院的 ＤＡＧＣ 是通过发现轧制过程中 扰动可测， 进而得出动态辊缝差分方程， 属动态数学模型。有些 学者通过公式推导， 对动态设定型 ＡＧＣ 和厚度计型 ＡＧＣ 的系 统数学模型和控制框图进行了统一性的证明， 从理论上得出了 测厚计型 ＡＧＣ 和 ＤＡＧＣ 厚控方式控制效果相同的结论， 笔者 将应用 Ｓｉｍ ｕｌｉｎｋ 仿真的方法对三种控制方法进行比较。
根据某钢厂的生产轧机设定仿真参数： 轧机刚度 Ｍ 为 ４７０Ｔ／ｍ ｍ ， 轧 件 塑 性 系 数 Ｑ 为 ８６４．８ Ｔ／ｍ ｍ ， 坯 料 入 口 厚 度 ３．２０ｍ ｍ ， 出口厚度 ２．６４ｍ ｍ 。
仿真结果如图 ５ 所示。
３．５
动态设计定型
!! 测厚计型
３
Ｂ ＩＳ Ｒ Ａ Ａ Ｇ Ｃ
２．５ 出 口 厚２ 度
２１
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＮＯ．５， ２００７
Ｓ０ ＡＰＣ
ΔＳ ＇
Ｓ０ Ｓ ΔＳ
－Ｑ Ｍ ＫＢ
－ ＭＱ Ｍ ＋Ｑ
ＫＢ
－ Ｍ ＋Ｑ Ｍ２
ΔＰ ｄ ΔＰ Ｓ
ΔＰ
Ｋ Ｂ—控制系统参数 图 ３ 动态设定型 ＡＧ Ｃ 系统框图
动态设定型 ＡＧＣ 的控制算法如下：
１．２ 测厚计型 Ａ Ｇ Ｃ 测厚计型 Ａ Ｇ Ｃ 是在 Ｂ ＩＳＲ Ａ Ａ Ｇ Ｃ 的基础上引进了轧机弹
跳方程间接测量轧件出口厚度， 再与给定厚度比较之差乘以压 下 效 率 的 倒 数 来 调 节 辊 缝 ，使 出 口 厚 度 恒 定 。 其 典 型 控 制 系 统 原理框图如图 ２ 所示。
＋
ΔＳ
模型和系统框图并应用 Ｍ ａｔｌａｂ 中的 Ｓｉｍ ｕｌｉｎｋ 对这三种典型的压力 Ａ Ｇ Ｃ 进行仿真， 对三种控制方式的动态响应频率、控制精度等进行
比较。
关键词： Ａ Ｇ Ｃ ； 动态设定型； 测厚计型； Ｂ ＩＳＲ Ａ ； 仿真
中图分类号： Ｔ Ｐ ３９１．９
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７２－５４５Ｘ （２００７）０５－００２１－０２
１ 三种控制系统的数学模型和系统框图
１．１ Ｂ ＩＳ Ｒ Ａ Ａ Ｃ Ｇ Ｂ ＩＳＲ Ａ Ａ Ｃ Ｇ 是直接应用弹跳方程来 消 除 扰 动 和 调 节 辊 缝
引起的厚差。其系统框图如图 １ 所示。 Ｂ ＩＳＲ Ａ Ａ Ｃ Ｇ 的控制算法表达式如下：
!Ｓ＇＝－
Ｃ Ｍ
"Ｐ
＋ ＡＰＣ
－
ΔＳ ＇
Ｓ０ Ｓ ＋ － ΔＳ
由于仿真时在某些方面做了近似， 仿真后必须进行具体的 现场实验。通过仿真给具体的实验做出理论上的分析， 为现场 实验运行提供一定的参考， 节约了时间和资金。 参考文献： ［１］ 王君， 张殿华， 王国栋．厚度计型 Ａ Ｇ Ｃ 和动态设定型 Ａ Ｇ Ｃ 的统一
性证明［Ｊ］．控制与决策， ２０００， １５（ ３） ： ３３３－３３５． ［２］ 李国勇， 谢克明．控制系统数字仿真与 Ｃ Ａ Ｄ ［Ｍ ］．北京： 电子工业出
!Ｓ＇＝－
Ｍ ＋Ｑ Ｍ２
"Ｐ－
Ｑ Ｍ
#Ｓ
（ ４）
近 年 来 ， 日 本 、德 国 分 别 对 Ｂ ＩＳＲ Ａ Ａ Ｇ Ｃ 进 行 了 改 进 ， 称 为
Ｄ Ａ Ｇ Ｃ（ 动 态 设 定 型 Ａ Ｇ Ｃ） ， 而 三 种 动 态 设 定 型 Ａ Ｇ Ｃ 之 间 有 重
大的区别， 我国钢铁研究总院的 ＤＡＧＣ 是通过轧件扰动可测，
（ ３）
Ｍ
１．３ 动态设定型 Ａ Ｇ Ｃ
动态设定型 Ａ Ｇ Ｃ 系统的基本思想是：发 现 了 扰 动 可 测 ， 它
区别于前两种控制系统的根本在于它是直接对辊缝的变化进
行调节， 省去了厚度计算的环节。其控制系统框图如图 ３ 所示：
收稿日期： ２００７－０３－１６ 作者简介： 王志霞（ １９７８—） ， 女， 山西左权县人， 太原科技大学在读研究生， 研究方向： 数字液压 Ａ Ｇ Ｃ 系统。
板 带 厚 度 精 度 是 板 带 质 量 的 重 要 指 标 之 一 。目 前 主 要 通 过 调节辊缝来达到带钢厚度精度的要求， 而压力 ＡＧＣ 正是以轧 制力方程为基础估算出辊缝调节量， 再经过压下装置调节辊缝 大 小 来 达 到 带 钢 预 期 的 目 标 厚 度 。而 目 前 国 内 外 采 用 的 三 种 典 型 的 压 力 Ａ Ｇ Ｃ 为 ： 上 世 纪 ４０ 年 代 末 英 国 钢 铁 协 会 发 明 的 Ｂ ＩＳＲ Ａ －Ａ Ｃ Ｇ ； 日本以弹跳方程间接测量轧件厚 度 并 引 入 了 轧 件系数的测厚计型 ＡＧＣ； 还有我国钢铁研究总院张进之教授
度恒定的辊缝调节量。
我国发明的 ＤＡＧＣ 是由严格的数学解析方法推出的， 属
动态数学模型。
２ 轧机液压辊缝控制系统仿真模型的建立
轧机液压辊缝控制系统动态特性的离线模拟结果用于制
定在线计算机模型的算法， 图 ４ 即为液压辊缝控制系统框图。
１
２
３
４
$Ｓ＇＇— ——轧件厚度基准信号增量； %Ｓ＇＇＇— ——轧件厚度反馈信号增量
《装备制造技术》２００７ 年第 ５ 期
三种典型压力 Ａ Ｇ Ｃ 的仿真研究
王志霞，黄庆学，李玉贵
（ 太原科技大学，山西 太原 ０３００２４）
摘要： 目前， 国内普遍使用的 Ａ Ｇ Ｃ 控制方 式 有 三 种— ——动 态 设 定 型 Ａ Ｇ Ｃ 、测 厚 计 型 Ａ Ｇ Ｃ 、Ｂ ＩＳＲ Ａ － Ａ Ｃ Ｇ ， 笔 者 给 出 了 三 种 系 统 的 数 学
－Ｃ Ｍ
（ １）
ΔＰ Ｍ Ｑ ΔＰ ｄ ＋ ＋ Ｍ ＋Ｑ
ΔＰ Ｓ
Ａ ＰＣ —压下位置自动控制系统； ΔＳ—辊缝调节量； ΔＰＳ—调节辊缝引 起的压力变化量； ΔＰｄ—压力扰动量； Ｍ —轧机刚度系数； Ｑ —轧件塑
性系数； Ｓ０—辊缝设定值； Δｈ—出口厚度差 图 １ Ｂ ＩＳ Ｒ Ａ Ａ Ｇ Ｃ 系统模型框图
得出了动态差分方程， 属动态数学模型； 日、德的方法是由
“ｐ－ｈ”图推得静态数学模型， 日德的差别是， 德国 Ａ Ｇ Ｃ 方 法 反
映轧件塑 性 系 数 变 化 ， 由 出 口 厚 度 变 化（ 弹 跳 方 程 测 得 的 厚 度