[发明专利]液压自动厚度压力闭环控制系统失稳条件推导方法

说明书

本发明提供了液压自动厚度压力闭环控制系统失稳条件推导方法，包括：(1)根据系统数学模型和模型中的信息传递关系，推导出负载压力扰动量Δp_L与伺服阀阀芯位移扰动量Δx_v之间的关系式一；(2)根据系统压力反馈和控制部分的数学模型，推导出伺服阀阀芯位移扰动量Δx_v与负载压力扰动量Δp_L之间的关系式二；(3)根据关系式一和关系式二，建立系统扰动量的传递框图；(4)根据波波夫频率判据，判定系统的全局稳定性；(5)根据波波夫定理，推导出系统的绝对稳定条件；(6)根据步骤(5)获得的绝对稳定条件，进一步推导出系统的失稳条件。本发明方法可快速准确地推导出液压自动厚度压力闭环控制系统的失稳条件，为其振动溯源与抑制提供理论指导。

技术领域

本发明涉及液压自动厚度控制系统稳定性判断技术领域，尤其涉及液压自动厚度压力闭环控制系统失稳条件推导方法。

背景技术

液压自动厚度控制(AGC)系统作为保证冷轧板厚精度的核心控制系统，其工作的可靠性是保证高精度、高速、连续稳定轧制的关键。然而，大量生产实践表明，轧机在工作中总存在一些参数变化或扰动因素，而当液压AGC系统在稳态轧制过程中受到扰动力作用时，其原有的力平衡关系会被破坏，进而发生垂直颤振现象，甚至产生具有较大振幅的振动。液压AGC 系统垂直振动不仅会使轧件表面产生明暗相间的振纹，影响轧制精度和产品质量，振动剧烈时还会引发断带、堆钢等问题，严重时甚至造成停产和设备损坏。因此，对液压AGC系统失稳机理进行探索，并采取实时有效的控制和维护措施，是轧制生产过程的急需。

然而，液压AGC系统是一种非线性闭环系统，影响其稳定性的因素较多，如果失稳则必将会影响其负载辊系的振动特性。目前，国内外学者对液压AGC系统动态特性的研究也较多，且多数习惯于采用以下两种方法：第一，通过传递函数机理建模后，用MATLAB或Simulink等仿真软件进行仿真；第二，利用专业的液压系统仿真软件AMESim、DSHplus、20-Sim等对系统动态特性进行仿真研究。但是，还未检索到关于液压AGC系统失稳条件理论推导的相关文献。因此，亟需探索一种液压AGC系统失稳条件推导方法。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种液压自动厚度压力闭环控制系统失稳条件推导方法，可快速准确地推导出液压自动厚度压力闭环控制系统的失稳条件。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

液压自动厚度压力闭环控制系统失稳条件推导方法，具体包括以下步骤：

步骤一：根据液压自动厚度压力闭环控制系统数学模型和数学模型中的信息传递关系，推导出负载压力扰动量Δp_L与伺服阀阀芯位移扰动量Δx_v之间的关系式一；

步骤二：根据液压自动厚度压力闭环控制系统压力反馈部分和控制部分的数学模型，推导出伺服阀阀芯位移扰动量Δx_v与负载压力扰动量Δp_L之间的关系式二；

步骤三：根据步骤一和步骤二推导的传递关系式一和关系式二，建立液压自动厚度压力闭环控制系统扰动量的传递框图；

步骤四：根据波波夫频率判据，判定液压自动厚度压力闭环控制系统的全局稳定性；

步骤五：根据波波夫定理，推导出液压自动厚度压力闭环控制系统的绝对稳定条件；

步骤六：根据步骤五获得的绝对稳定条件，进一步推导出液压自动厚度压力闭环控制系统的失稳条件。

进一步，所述步骤一中负载压力扰动量Δp_L与伺服阀阀芯位移扰动量Δx_v之间的关系式一为：