文件编号：GD/FS-1885
In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is
Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities.
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（安全管理范本系列）
板带轧机电动及液压压下
联合控制系统详细版
专业生产运营 / Sample Professional Contract 文件编码：GD/FS-1885
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板带轧机电动及液压压下联合控制
系统详细版
提示语：本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合
理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。，文档所
展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。
随着科学技术的进步，我国经济得到了快速的发
展，汽车、电子等行业对板带钢材的质量要求越来越
高。厚度是板带材最重要的质量指标之一，厚度自动
控制AGC控制性能的优劣将直接影响轧制产品的质
量。本文对该轧机采取的改造方案为电动压下和液压
压下联合控制板厚，由电动压下进行辊缝粗调，液压
压下系统负责辊缝精调。
板带轧机厚度控制理论
1.1.影响轧制产品厚度的因素
轧制过程中，影响轧制产品厚度的因素很多，根
据弹跳方程，生产实际中影响轧制产品厚度的因素主
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要如下：
1.1.1.轧机的机械装置和液压装置
在轧机加工装配过程中，零部件之间的误差对轧
机的刚度和空载辊缝造成直接影响，从而使得轧制产
品的厚度偏离目标值。轧机开始运作之后，其零部件
会发生变形或扭曲，这都会改变轧机辊缝的大小和形
状。一般情况，轧机的刚度越大，轧机的弹跳量越
小，辊缝的变化程度和轧制产品厚度偏差都越小，产
品尺寸精度就越高。
1.1.2.轧件的来料特性
厚度不均、硬度变化、截面变化、平直度变化等
来料特性会对轧制生产过程中的轧制力大小和辊缝值
变化产生一定影响。当影响因素已知，而来料特性未
知，这就难以满足轧制产品的厚度要求，此时，只有
轧机的厚度自动控制系统才能保证产品的质量。
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1.1.3.轧机的控制系统
轧机的控制系统分为轧机硬件设备和控制模型。
限制轧机厚度控制精度的硬件因素主要有计算机的速
度与精度、传感器的精度与稳定性等。
板带轧机压下控制系统
2.1 .电动压下自动控制系统
2.1.1.电动压下控制过程
本轧机的传动侧和操作侧分别安装一台西门子直
流电机，用于空载时粗调轧机辊缝，当接收到粗调辊
缝设定值后，将电动辊缝调到目标设定值，此外，通
过进行倾斜度的监控，使得传动侧和操作侧的压下位
置偏差控制在允许的范围内，即上辊的倾角保持在允
许的偏差范围内。
电动压下控制方式为电机带动齿轮、蜗杆、涡轮
传动，压下两台50HP电机带动齿轮啮合。由于通过
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大齿轮连接轴上的蜗杆带动轧机两侧蜗轮，蜗轮与压
下螺丝转动，蜗轮旋转是，压下螺丝上下运动。电机
之间的电磁离合器可以同步控制两边的压下，离合器
离开时，两边压下电机可以进行单独调节。
2.1.2.电动压下定位过程的控制算法
2.1.3.电动压下电机的控制方式
在此调速系统中，转速调节器是主导调节器，它
使控制电机的转速时刻随着给定电压发生变化而变
化，转速调节器的输出限幅值决定控制电机的最大允
许电流，稳态运行时可以对负载的变化起抗扰作用，
从而实现无静差转速。
2.2 .液压压下控制
传统电动AGC存在很多问题，比如响应速度
慢、调节精度差、压下效率低等。此案待会的轧机一
般都采用液压压下控制方式或者电液相结合的控制方
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式。液压压下控制系统可以根据轧制实际情况改变，
实现动态调节，从而保证轧制产品的厚度保持不变。
其优点主要有以下几点：
2.2.1.液压AGC 的响应速度快，调整精度高。
液压AGC系统的伺服系统灵敏度高、摩擦力小，使
得系统的惯性大幅度降低，得以快速响应控制信号。
相对于电动AGC来说，其具有较高的阶跃响应频
率，这个数值一般在25Hz 左右。同时，液压采用
先进的反馈方式，控制精度可以达到2.5um，这远
抄电动装置的精度。
2.2.2.液压AGC 的过载保护简单可靠。液压压
下系统有防止轧机过载的安全阀等，这可以方式损坏
轧辊与轴承。在出现异常状况时，如卡钢、堆钢等，
可以快速排出液压缸中的压力油，实现过载保护。
采用液压压下方式可以根据工艺需要灵活地进行
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控制。液压压下方式可以方便的对轧机的当量刚度进
行控制，实现轧机的“恒辊缝控制”与“恒压力控
制”之间的转换，以满足不同轧制阶段对机架当量刚
度的要求，适应各种金属、各种规程及不同厚度的轧
制要求。
2.2.3.液压AGC 的体积小、重量轻，具有惯性
低、工作平稳的优点，在功率相同的情况下，特别是
在大功率工况下，液压AGC 与电动AGC 相比，上
述优点的体现尤为明显。
2.2.4.液压AGC 装置均采用标准液压元件，结
构简单，使繁杂的机械结构得以简化，更能节约成
本。
3. 基于AMESIM 和MATLAB 的HAPC 仿真
研究
3.1. 电液伺服位置仿真模型建立
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根据液压压下伺服系统的物理模型特点，在
AMESIM 环境下构造其机械液压模型，具体步骤如
下所述：
3.1.1.建立系统模型：首先选择AMESIM 的
“绘图模式”，根据轧机液压压下系统的实际物理模
型，搭建好液压压下系统框架如图3所示。利用
AMESIM 能够实现与MATLAB/Simulink 进行联合
仿真的接口，在已经搭建好的液压压下模型中搭建进
行联合仿真控制模块。
3.1.2. 选择系统子模型：根据实际需要，对系统
中各个模块选择合适的子模型并进行储存。
3.1.3.设置系统参数：根据实际设置系统的参
数，进行联合仿真时使用这一步骤生成的S函数。
3.1.4.运行系统：点击菜单“Tools”中的
“start MATLAB”选项，这时系统的AMESIM 物
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理模型被MATLAB 软件当作一个普通的S函数，完
成数据交换，实现液压压下系统的联合仿真。
Simulink 模型及参数准备好之后，点击运行按
钮，则系统开始运行，进行仿真。
3.2 .仿真结果与分析
当空载时，液压缸位移的变化就是辊缝的变化，
取输入阶跃信号rin=0.15mm。
由仿真结果图7可以得到：模糊PID 控制效果
明显优于常规PID，常规PID 超调量为37%，而模
糊PID 无超调，无振荡，上升时间比较快。与常规
PID 控制相比，模糊PID 系统响应快，稳态误差
小，能够有效改善系统的动态性能，得到比较满意的
控制效果。
由于电液伺服控制系统是典型的非线性系统，存
在时变性、不确定性、外界干扰以及多种外界因素等
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的影响，采用传统PID 算法时，难以选择控制参
数，系统存在抗扰能力低、超调量大等缺点；试验结
果表明该模糊PID 自动厚度控制系统，能使厚度控
制偏差快速接近目标值，大大提高了厚度控制精度，
既保留了PID 控制器无静差的特点，又能获得模糊
控制鲁棒性强的优点。
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