[發明專利]一種液壓雙邊滾切剪控制系統

有效

• 申請號: 202010070841.5
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111229837B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 馬立峰;姬亞鋒;孟進禮;韓賀永;楚志兵;王榮軍
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: B21B37/00
• 分類號: B21B37/00;B21B15/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

1.一種液壓雙邊滾切剪控制系統，包括滾切剪系統和與滾切剪系統驅動連接的控制系統，其特征在于：所述滾切剪系統包括滾動剪切機構，所述滾動剪切機構與控制系統驅動連接，所述控制系統與基礎自動化系統通過以太網連接，所述控制系統通過基礎自動化系統控制驅動；所述控制系統前端對應設置有攝像頭，攝像頭用于獲取板坯形狀圖像；

所述控制系統包括PI控制器、偏差監控器，所述PI控制器用于加非線性補償對滾動剪切機構的液壓缸位置調節；所述PI控制器協同所述偏差監控器，監控液壓缸位置偏差，監控各液壓缸之間偏差以及偏差及偏差率；

一種液壓雙邊滾切剪控制系統的控制方法，以純滾動剪切為目標，選擇一個液壓缸作為基準，實現兩缸或四缸滾動剪切軌跡的精確控制，通過拍攝板坯形狀，采集圖像，而后進行圖像處理、特征提取對板帶形狀進行檢測，并對坯料位置進行精確跟蹤，根據檢測結果智能設定剪切曲線，根據該剪切曲線進行數據采集，并針對得到的數據進行剪切軌跡計算，而后根據得到的剪切軌跡，對輥道速度控制、對中控制、邏輯控制、廢料收集控制、快速換刀裝置控制、出口導衛立輥控制、液壓站控制和通訊設定對應的滾動剪切規程，通過plc控制過程機實現液壓缸位置閉環控制、同步控制、跟蹤控制，采用PI控制器加非線性補償進行液壓缸位置調節，并設計協同偏差監控器，監控液壓缸位置偏差Δe_i，監控個缸之間偏差以及偏差及偏差率，開發類模糊控制器+神經元自適應PI控制算法進行同步控制；

所述液壓雙邊滾切剪控制系統的控制方法包括(1)借鑒模糊控制思想，并考慮計算時效性，開發類模糊控制器進行PI初始參數k_p和k_i計算：

將位置偏差Δe_i分為n層別，每一個偏差層別用Δe_ij表示，分別為Δe_i1，Δe_i2……Δe_in，

k′_pi和k′_ii為初始設定值，η為比例參數修正系數，ψ為積分參數修正系數，i表示液壓缸順序，j為偏差層別；

(2)采用神經元自適應算法，尋找最優PI控制參數Δk_p和Δk_i：

常規PI控制器規律如下：

u(k)＝k_pe(k)+k_i∑e(k)

式中e＝s-s_m，k_p和k_i為PI控制器的比例和積分參數；

采用增量PI控制器，控制算法為：

u(k)＝u(k-1)+Δu(k)

則：

選擇PI控制指標為：

Δk_p和Δk_i分別為k_p和k_i的變化量，通過神經元自適應算法得到：

(3)比例系數k_p和積分系數k_i表達式：

通過開發的類模糊控制器+神經元自適應PI控制算法進行參數動態計算，提高液壓缸位置同步精度。

2.根據權利要求1所述的液壓雙邊滾切剪控制系統，其特征在于：所述控制系統設計配置為過程機+FM400+FM458+HMI，過程機用于剪切軌跡計算、數據采集、規程設定，金屬檢測儀等信號接入所述FM400所配輸入及輸出模塊，所述HMI用于提供數據顯示和操作干預接口。

3.根據權利要求1所述的液壓雙邊滾切剪控制系統，其特征在于：所述基礎自動化系統設計配置為硬件為CPU416-2+FM458的PLC，所述CPU416-2用于對輥道速度控制、對中控制、邏輯控制、廢料收集控制、快速換刀裝置控制、出口導衛立輥控制、液壓站控制和通訊功能。

4.根據權利要求2或3所述的液壓雙邊滾切剪控制系統，其特征在于：所述FM458用于液壓缸位置閉環控制、同步控制、跟蹤控制，外部的伺服閥、位移傳感器、壓力傳感器等信號接入EXM438接口模塊并通過所述FM458進行處理。

5.根據權利要求1所述的液壓雙邊滾切剪控制系統的控制方法，其特征在于：所述實現兩缸或四缸滾動剪切軌跡的控制包括單邊雙缸同步控制和雙邊同步控制。