軋機液壓AGC伺服缸的測試

軋機液壓AGC系統已成為高精度、快速軋制的核心設備。系統中的關鍵元件——軋制伺服液壓缸軋制力大、行程短、頻率響應高、測試難度大，常常因無法預測故障或不能判斷故障部位而被迫停產檢修。

根據大型軋機實際使用情況，參考國家和行業相關液壓試驗標準，以軋機液壓AGC伺服液壓缸為試驗對象，某單位開發設計了一套全新最大軋制力為9200t的大型軋機液壓AGC伺服液壓缸試驗臺設備，主要完成液壓缸的動態和靜態性能測試。

試驗臺針對大型軋機的最大軋制力為9200t，實驗臺液壓系統圖如圖25所示。系統由兩部分構成：加載系統和被測試系統。

被測試系統由右側的力、位置伺服系統進行控制，用到的元件有測試液壓缸14、三級電液伺服閥3、油壓傳感器5等。加載系統由左側的力伺服系統進行控制。

測試液壓缸系統是具有壓力反饋的電液位置控制系統，其原理圖如圖26所示。壓力傳感器測得液壓缸的負載壓力，經校正放大后反饋到輸入端，形成一個負載壓力反饋內環。由于壓力反饋使原開環傳遞函數的液壓固有頻率提高，阻尼比增加，所以是提高和產生恒定阻尼的好辦法。

試驗臺主要完成液壓缸的動、靜態性能測試。閉式機架供伺服液壓缸動態測試時加載用，測試時加載缸的無桿腔通壓力油，產生推力將被測試伺服液壓缸緊壓在機架上，模擬軋制工況，位移傳感器對稱安裝。同時對兩液壓缸供油，根據被測試液壓缸上的位移傳感器檢測被測試伺服缸的動態位移，由位移和力的關系得到液壓缸動態性能參數。

伺服液壓缸動態測試原理為：在動態測試軟件環境下，通過數據采集卡的通道給出一組諧波電壓信號，經伺服放大器轉換為相應的諧波電流信號，送人伺服閥線圈，通過控制閥心位移，控制進入伺服缸的油液流量大小。伺服缸將流量轉化為位移輸出，再經過位移傳感器進行檢測，由數據采集卡的兩通道進入計算機，通過對兩路位移信號進行轉換與計算，可獲得系統的穩態輸出。根據輸入與輸出兩組諧波信號進行比較，可得到測試系統的幅頻特性和相頻特性。測試液壓缸系統是具有壓力反饋的電液位置控制系統。利用Matlab軟件中Simulink仿真工具箱建立測試控制系統仿真模型，并進行仿真分析。

由Bode圖得到仿真結果為：位置反饋控制系統的幅值裕度26.2dB大于6dB，相角裕度119°大于60°，系統具有較好的穩定性。加入壓力反饋后，使原開環傳遞函數的液壓固有頻率提高，阻尼比增加。阻尼比表明系統的相對穩定性，為獲得滿意的性能，應增大液壓阻尼比的值。由于系統的阻尼比提高，幅值裕度達到28.4dB，系統的穩定性比原系統提高。階躍響應圖仿真結果表明：加入壓力反饋后，系統的過渡時間由0.301s增加到0.321s，響應速度降低。由此可知，采取壓力反饋是提高和產生恒定阻尼的較好方法。壓力反饋可明顯提高系統阻尼比，并且不改變系統的開環和閉環剛度，進而擴展系統的頻帶，提高控制精度，增大系統的穩定性。但是系統的響應速度降低，因而需要在系統的阻尼比和快速性之間折中考慮。

大型軋機伺服缸測試控制系統所采用的功能配置符合軋機實際條件和經濟條件，綜合效果良好，可以在生產中節約成本，提高產品的競爭力，為大型重載伺服缸國產化提供了一種可行的測試手段。