目录摘要 (4)Abstract ..................................................................................................... 错误!未定义书签。

引言 . (5)1 电液伺服控制系统 (7)1.1电液控制系统的发展历史概述 (7)1.2电液伺服控制系统的特点和构成 (8)1.3电液伺服控制系统的发展趋势 (8)2 带钢纠偏控制系统设计 (9)2.1带钢纠偏控制系统原理 (9)2.1.1课题背景 (9)2.1.2带钢纠偏控制系统简介 (9)2.1.3带钢纠偏控制系统工作原理 (9)2.2带钢纠偏控制系统设计 (10)2.2.1控制系统参数及基本要求 (10)2.2.2控制系统设计方案 (11)2.2.3纠偏液压站原理图设计 (12)2.3带钢纠偏控制系统元件设计选型 (14)2.3.1光电传感器设计 (14)2.3.2电液伺服阀设计选型 (19)2.3.3液压缸设计选型 (21)2.3.4系统其他元件设计选型 (22)3 带钢纠偏控制系统建模及仿真 (23)3.1带钢纠偏控制系统模型建立 (23)3.1.1伺服阀传递函数 (23)3.1.2卷取机传递函数 (24)3.1.3其他元件传递函数 (24)3.2带钢纠偏控制系统仿真 (25)3.2.1系统调节品质分析 (25)3.2.2系统的闭换阶跃响应 (28)3.3常规PID控制器 (29)3.3.1 PID控制算法简介 (30)3.3.2常规PID仿真及结果分析 (34)4 智能PI控制器的设计及仿真 (36)4.1智能PI控制器设计原理 (36)4.2智能PI控制器仿真及结果分析 (39)4.2.1智能PI控制器仿真 (39)4.2.2结果分析 (40)5智能PI控制器的全数字实现 (43)5.1计算机控制系统简介 (43)5.1.1计算机控制系统概述 (43)5.1.2计算机控制系统的组成 (43)5.1.3 计算机控制系统的结构 (44)5.2 最小应用系统的设计 (45)5.3 系统的软件设计 (46)5.3.1主程序设计 (46)5.3.2 8279键盘中断程序 (49)5.3.3 8279显示子程序 (52)5.3.4 中断服务程序 (54)结论 (64)谢辞 (65)参考文献 (66)引言1.轧制过程自动化的基本概念自动化一词对于我们已不陌生，因为各工业部门正在广泛地采用着不同的自动化技术。

自动化实际是一门边缘学科，它从许多不同的学科领域汲取知识。

加强对它的研究，不仅能有利于一系列原来认为是各自独立的学科汇集起来，而且可以把它们用来解决各种不同的工程技术问题。

轧制过程自动化所要解决的问题是：提高和稳定产品质量，提高轧机等设备的使用效率，以便达到最经济地进行生产和经营的目的；在环境恶劣人不能靠近的场合实现自动控制，把人们从繁重的体力劳动中解放出来。

2.轧制过程自动化的发展状况轧制过程自动化的发展，大体经历了单机自动控制系统，电子计算机和单机自动控制系统共存以及全数字计算机控制系统等几个阶段。

轧制过程自动化的发展，大体可分为三个阶段：第一阶段大约在四五十年代，为单机自动化阶段；第二阶段在六十年代，为计算机和单机系统共存阶段；第三阶段为七十年代至今，是全数字计算机控制阶段。

3.轧制过程自动化的必要性在整套轧制设备上采用计算机控制系统实现轧制自动化，不仅可以把人从繁重的体力劳动中解放出来，重要的是能满足轧制生产的技术要求的迅速发展需要。

实现轧制自动化有以下几个方面的效果：(1)能够迅速适应轧制程序的变化，在手动的情况下非常慢，通过计算机系统控制能根据轧制的波动自动进行调节控制，使其保持不变或按一定规律变化。

(2)能够减少误轧次数，一般情况下，当出现误轧时，检修或换辊时，要花费很多时间，造成很大的浪费和损失。

采用计算机系统控制按照事先编好的程序迅速地进行工作，可以避免或减少误轧次数，节约经济。

(3)有可能实现大范围的尺寸改变，特别是在精轧中，过去手动很难实现。

(4)能显著提高轧制的尺寸精度，在薄材轧制过程中，采用计算机控制可以提高厚度自动控制系统的性能，能显著改善薄材的精度。

(5)能稳定精轧时的温度，由于采用计算机控制后，既可以做到控制轧件的温度，而又可以确定最佳轧制速度。

除上述优点外，计算机控制系统还可以改善轧件的断面形状，提高轧件宽度，精简操作环节。

为了适应轧制生产向连续化，高速化，大型化和自动化的迅速发展，我们必须掌握与之相关的自动化知识。

只有这样才能使得轧制自动化技术有更加美好的未来。

具体而言，在计算机位置控制系统中经常遇到带材跑偏的间题，由于前道工序收卷不齐或机组中的辊组偏差、振动、张力失调、横向厚度不均等原因，造成带材边缘或带材某一纵向标志线与机组的中心线不平行或不重合，导致带材的横向跑偏。

卷取是带材生产的最后一个环节，其卷取的平整度将极大地影响产品的外观。

带材在运行的作业线上应在一定的横向公差范围内对准机组中心线(或设定位置)，否则就会刮坏设备(如酸洗机组的酸洗槽侧壁或退火线加热炉侧壁)，在这种情况下就需要对带材实行对中控制(CPC);在另外一种情况下，如要求卷取机上卷取的带材边缘应该整齐，则需要以带材边部某一纵向线为基准实行边缘纠偏控制(EPC)，否则影响产品质量和带卷外观。

因此，带材的这两种位置控制往往是带材连续作业线上必不可少的环节。

目前已有一些带材纠偏系统在实际应用中获得了成功。

但传统的纠编系统大都采用模拟式的PID控制规律。

由于带材跑偏呈波形快速不规则振荡特性，控制系统的动特性难以用精确的数学方式描述，从而使PID参数整定变得十分困难。

同时PID纠偏系统超调大，精度不高。

因此，PID纠偏系统在实际应用中不能获得满意的纠编效果。

随着计算机的发展和集成电路的出现，精度更高、稳定性更强、快速性更好的控制算法得以实现。

1电液伺服控制系统1.1电液控制系统的发展历史概述液压控制技术的历史最早可以追溯到公元前240年,一位古埃及人发明的液压伺服机构———水钟。

而液压控制技术的快速发展则是在18世纪欧洲工业革命时期,在此期间,许多非常实用的发明涌现出来,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用,使液压技术的影响力大增。

18世纪出现了泵、水压机及水压缸等。

19世纪初液压技术取得了一些重大的进展,其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等。

第二次世界大战期间及战后,电液技术的发展加快。

出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等。

20世纪50～60年代则是电液元件和技术发展的高峰期,电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手,特别是在航空航天上的应用。

这些应用最初包括雷达驱动、制导平台驱动及导弹发射架控制等,后来又扩展到导弹的飞行控制、雷达天线的定位、飞机飞行控制系统的增强稳定性、雷达磁控管腔的动态调节以及飞行器的推力矢量控制等。

电液伺服驱动器也被用于空间运载火箭的导航和控制。

电液控制技术在非军事工业上的应用也越来越多,最主要的是机床工业。

在早些时候,数控机床的工作台定位伺服装置中多采用电液系统(通常是液压伺服马达)来代替人工操作,其次是工程机械。

在以后的几十年中,电液控制技术的工业应用又进一步扩展到工业机器人控制、塑料加工、地质和矿藏探测、燃气或蒸汽涡轮控制及可移动设备的自动化等领域。

电液比例控制技术及比例阀在20世纪60年代末70年代初出现。

70年代,随着集成电路的问世及其后微处理器的诞生,基于集成电路的控制电子器件和装置广泛应用于电液控制技术领域。

现代飞机上的操纵系统。

如驼机、助力器、人感系统，发动机与电源系统的恒速与恒频调节，火力系统中的雷达与炮塔的跟踪控制等大都采用了电液伺服控制系统。

飞行器的地面模拟设备，包括飞行模拟台、负载模拟器大功率模拟振动台、大功率材料实验加载等大多采用了电液控制，因此电液伺服控制的发展关系到航空与宇航事业的发展，在其他的国防工业中如机器人也大量使用了电液控制系统。

1.2 电液伺服控制系统的特点和构成电液伺服控制系统特点:均为闭环系统;输出为位置、速度、力等各种物理量;控制元件为伺服阀(零遮盖、死区极小、滞环小、动态响应高、清洁度要求高)；控制精度高;响应速度快；用于高性能场合。

此系统的一般构成如图1.1所示。

伺服放大器检测反馈元件伺服阀控制对象液压执行元件被控制量被控制对象液压源u gu f Q u e I图1.1 电液伺服系统的一般构成 1.3 电液伺服控制系统的发展趋势电液伺服控制已经开始向数字化发展,液压技术同电子技术、控制技术的结合日益紧密,电液元件和系统的性能有了进一步的提高。

电液伺服控制将在电子设备、控制策略、软件和材料方面取得更大的突破,主要包括以下几个方面。

(1)与电子技术、计算机技术融为一体。

随着电子组件系统的集成,相应的电子组件接口和现场总线技术开始应用于电液系统的控制中,从而实现高水平的信息系统,该系统简化了控制环节、易于维护,提高液压系统的可控性能和诊断性能。

(2)更加注重节能增效。

负荷传感系统和变频技术等新技术的应用将使效率大大提高。

(3)新型电液元件和一体化敏感元件将得到广泛研究和应用,如具有耐污染、高精度、高频响的直动型电液控制阀,液压变换器及电子油泵等的研究。

(4)计算机技术将广泛应用于电液控制系统的设计、建模、仿真试验和控制中。

2带钢纠偏控制系统设计2.1带钢纠偏控制系统原理2.1.1课题背景近年来，随着科学技术的发展、制造技术的进步，产品质量和品种多样化的要求日益提高。

其中，汽车工业及装备制造业的迅猛发展大大增加了对钢材的需求。

然而，我国的很多钢铁企业由于设备使用年限过长，电气控制系统和液压传动系统损坏严重，控制精度达不到要求，不能满足当前生产的需求。

为保证带钢的质量，需要根据机组运行情况设计安装相应的自动纠偏控制系统，整齐带钢边部，从而提高钢材的产量、成品率和生产效率。

2.1.2带钢纠偏控制系统简介带钢纠偏系统EPC (Edge Position Control)即边缘位置控制，广泛应用于钢带、铝带、铜带等金属带材轧机、纵剪机列、清洗机列等生产中，用来对带材连续生产进行跑偏控制。

常见的跑偏控制系统有气液和光电液伺服控制系统。

两者工作原理相同，其区别仅在于检测器和伺服阀不同，前者为气动检测器和气液伺服阀;后者为光电检测器和电液伺服阀，并各有所长。

电液伺服控制系统的优点是信号传输快;电反馈和校正方便:光电检测器的开口(即发射与接受器间距)可达一米左右，因此可直接方便的装于卷取机旁，但系统较复杂。

气液伺服系统的最大优点是简单可靠且不怕干扰;气液伺服阀中的膜片不仅起气压-位移转换作用，还起力放大作用，因此系统中省去了放大器，简化了系统。