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1、10申请公布号CN104088844A43申请公布日20141008CN104088844A21申请号201410331992622申请日20140714F15B13/0220060171申请人中冶南方工程技术有限公司地址430223湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路33号72发明人陈跃华74专利代理机构北京汇泽知识产权代理有限公司11228代理人张瑾54发明名称一种轧机液压伺服阀阀门特性的补偿方法及装置57摘要本发明适用于轧钢控制技术领域，提供一种轧机液压伺服阀阀门特性的补偿方法及装置，所述方法包括根据液压缸无杆腔的压强确定无杆腔的压力值；判断伺服阀的工作方向并将所述无杆腔的压力值归一化后。
2、限幅输出；根据伺服阀的工作方向以及限幅输出压力值计算对应的补偿因子；根据所述补偿因子计算补偿后的伺服阀控制信号并输出值伺服阀。本发明按伺服阀工作方向计算出关于阀门特性的补偿因子，该补偿因子可随伺服阀两侧压力差的变化自动调节，然后用补偿因子去修正伺服阀控制信号，可将伺服阀阀门特性中的非线性部分加以线性化，从而可提高轧机控制的动态性能。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图2页10申请公布号CN104088844ACN104088844A1/2页21一种轧机液压伺服阀阀门特性的补偿方法，其特征在于，所述方法包括根据。
3、液压缸无杆腔的压强确定无杆腔的压力值；判断伺服阀的工作方向并将所述无杆腔的压力值归一化后限幅输出；根据伺服阀的工作方向以及限幅输出压力值计算对应的补偿因子；根据所述补偿因子计算补偿后的伺服阀控制信号并输出值伺服阀。2如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据液压缸无杆腔的压强确定无杆腔的压力值步骤，具体包括接收轧钢时无杆腔内的油压传感器的输出值，得到液压缸无杆腔的压强值PV；将压强值PV通过一阶滞后模型处理，输出滞后压强值，所述一阶滞后模型的表达式为其中YN为一阶滞后模型当前时刻的输出值，YN1为一阶滞后模型上一时刻的输出值，TS为电气控制器采样时间，TA为一阶滞后模型时间常数，XN为当前时刻。
4、无杆腔的压强值，XN1为上一时刻无杆腔的压强值；将所述滞后压强值乘以液压缸无杆腔的面积得到无杆腔的压力值PNONOD。3如权利要求2所述方法，其特征在于，所述判断伺服阀的工作方向并将所述无杆腔的压力值归一化后限幅输出步骤，具体包括根据伺服阀控制信号的符号判断伺服阀的工作方向，所述伺服阀的工作方向包括控制液压缸压下和控制液压缸上抬；以百分数形式将无杆腔的压力值归一化后并加以限幅输出，得到限幅输出压力值PLIMITED,NONOD。4如权利要求3所述方法，其特征在于，所述根据伺服阀的工作方向以及限幅输出压力值计算对应的补偿因子步骤，具体包括若当前时刻伺服阀控制液压缸压下，则补偿因子式中，PN为伺服。
5、阀额定压力差，PMAX为最大压力差；若当前时刻伺服阀控制液压缸上抬，则补偿因子5如权利要求4所述方法，其特征在于，所述根据伺服阀的工作方向以及限幅输出压力值计算对应的补偿因子步骤，还包括下述步骤限制补偿因子的值在一定范围内并输出。6一种轧机液压伺服阀阀门特性的补偿装置，其特征在于，所述装置包括压力值获取单元，用于根据液压缸无杆腔的压强确定无杆腔的压力值；归一化限幅单元，用于判断伺服阀的工作方向并将所述无杆腔的压力值归一化后限幅输出；补偿因子计算单元，用于根据伺服阀的工作方向以及限幅输出压力值计算对应的补偿因子；控制信号修正单元，用于根据所述补偿因子计算补偿后的伺服阀控制信号并输出值伺服阀。权利。
6、要求书CN104088844A2/2页37如权利要求6所述装置，其特征在于，所述压力值获取单元包括压强获取模块，用于接收轧钢时无杆腔内的油压传感器的输出值，得到液压缸无杆腔的压强值PV；滞后处理模块，用于将压强值PV通过一阶滞后模型处理，输出滞后压强值，所述一阶滞后模型的表达式为其中YN为一阶滞后模型当前时刻的输出值，YN1为一阶滞后模型上一时刻的输出值，TS为电气控制器采样时间，TA为一阶滞后模型时间常数，XN为当前时刻无杆腔的压强值，XN1为上一时刻无杆腔的压强值；压力值获取模块，用于将所述滞后压强值乘以液压缸无杆腔的面积得到无杆腔的压力值PNONOD。8如权利要求7所述装置，其特征在于，。
7、所述归一化限幅单元包括方向判断模块，用于根据伺服阀控制信号的符号判断伺服阀的工作方向，所述伺服阀的工作方向包括控制液压缸压下和控制液压缸上抬；归一化限幅模块，用于以百分数形式将无杆腔的压力值归一化后并加以限幅输出，得到限幅输出压力值PLIMITED,NONOD。9如权利要求8所述装置，其特征在于，若当前时刻伺服阀控制液压缸压下，则补偿因子计算单元计算得到补偿因子式中，PN为伺服阀额定压力差，PMAX为最大压力差；若当前时刻伺服阀控制液压缸上抬，则补偿因子计算单元补偿因子10如权利要求9所述装置，其特征在于，所述补偿因子计算单元还包括限幅模块，用于限制补偿因子的值在一定范围内并输出。权利要求书C。
8、N104088844A1/5页4一种轧机液压伺服阀阀门特性的补偿方法及装置技术领域0001本发明属于轧钢控制技术领域，尤其涉及一种轧机液压伺服阀阀门特性的补偿方法及装置。背景技术0002现代轧机普遍采用液压压下系统提供轧制力，一个典型的液压压下系统由电气控制器、伺服阀和液压缸组成。由电气控制器输出伺服阀控制信号电压或电流信号给伺服阀，控制伺服阀的开口度，不同的开口度对应不同的液压油流量，进而液压缸可提供不同的轧制力用于轧钢。0003通过伺服阀的液压油流量不仅跟控制信号有关，还跟伺服阀两侧的压力差相关。例如，伺服阀连通液压站和液压缸的无杆腔，液压油从液压站通过所述伺服阀进入液压缸的无杆腔，由伺服。
9、阀控制流量，液压站与无杆腔之间存在压力差，伺服阀正常工作时，在相同的阀门开口度下，压力差越大则通过的液压油流量越大，反之流量越小。流量同压力差的关系可用下式表示00040005式中，Q为实际流量，QN为额定流量，P为伺服阀两侧实际压力差，PN为伺服阀两侧额定压力差。0006由上式可知，通过伺服阀的油流量同控制信号并不是线性的关系，存在非线性部分，这个非线性部分对压下控制的动态性能有不利的影响。发明内容0007鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种轧机液压伺服阀阀门特性的补偿方法及装置，旨在解决现有液压压下控制方案动态性能不佳的技术问题。0008一方面，所述轧机液压伺服阀阀门特性的补偿方法包括下。
10、述步骤0009根据液压缸无杆腔的压强确定无杆腔的压力值；0010判断伺服阀的工作方向并将所述无杆腔的压力值归一化后限幅输出；0011根据伺服阀的工作方向以及限幅输出压力值计算对应的补偿因子；0012根据所述补偿因子计算补偿后的伺服阀控制信号并输出值伺服阀。0013另一方面，所述轧机液压伺服阀阀门特性的补偿装置包括0014压力值获取单元，用于根据液压缸无杆腔的压强确定无杆腔的压力值；0015归一化限幅单元，用于判断伺服阀的工作方向并将所述无杆腔的压力值归一化后限幅输出；0016补偿因子计算单元，用于根据伺服阀的工作方向以及限幅输出压力值计算对应的补偿因子；0017控制信号修正单元，用于根据所述补。
11、偿因子计算补偿后的伺服阀控制信号并输出说明书CN104088844A2/5页5值伺服阀。0018本发明的有益效果是本发明按伺服阀工作方向计算出关于阀门特性的补偿因子，该补偿因子可随伺服阀两侧压力差的变化自动调节，然后用补偿因子去修正伺服阀控制信号，可将伺服阀阀门特性中的非线性部分加以线性化，从而可提高轧机控制的动态性能。附图说明0019图1是本发明第一实施例提供的轧机液压伺服阀阀门特性的补偿方法的流程图；0020图2是图1中步骤S11的一种优选流程图；0021图3是本发明第二实施例提供的轧机液压伺服阀阀门特性的补偿装置的结构方框图；0022图4是压力值获取单元的优选结构图。具体实施方式0023。
12、为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。0024为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。0025实施例一0026图1示出了本发明实施例提供的轧机液压伺服阀阀门特性的补偿方法的流程，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。0027步骤S11、根据液压缸无杆腔的压强确定无杆腔的压力值。0028本步骤主要是获取到无杆腔的压力值。具体实现时，如图2所示，步骤如下0029S111、接收轧钢时无杆腔内的油压传感器的输出值，得到液压缸无杆腔的压强值PV；。
13、0030一般情况下，液压缸的无杆腔内设置有油压传感器，油压传感器输出检测到的无杆腔压强值；本步骤接收油压传感器的输出值即可。0031S112、将压强值PV通过一阶滞后模型处理，输出滞后压强值，所述一阶滞后模型的离散表达式为其中YN为一阶滞后模型当前时刻的输出值，YN1为一阶滞后模型上一时刻的输出值，TS为电气控制器采样时间，例如可以取为4MS，TA为一阶滞后模型时间常数，例如可以取为10MS，XN为当前时刻无杆腔的压强值，XN1为上一时刻无杆腔的压强值。该一阶滞后环节用于平滑油压传感器输出信号，可以减小测量信号的突然波动量。0032S113、将所述滞后压强值乘以液压缸无杆腔的面积得到无杆腔的压。
14、力值PNONOD，即0033PNONODPT1PVSNONOD；0034式中，SNONOD为液压缸无杆腔面积，PT1为一阶滞后模型的函数表示符，设当前为采样时刻N，那么PVXN。说明书CN104088844A3/5页60035步骤S12、判断伺服阀的工作方向并将所述无杆腔的压力值归一化后限幅输出。0036具体实现时，本步骤包括0037S121、根据伺服阀控制信号的符号判断伺服阀的工作方向，所述伺服阀的工作方向包括控制液压缸压下和控制液压缸上抬；0038由于伺服阀控制信号的符号与工作方向的对应关系可自行定义，这里给出一种示例，并不作具体限定。比如，当控制信号为正的时候表示伺服阀控制液压缸压下，轧。
15、制力增大；当控制信号符号为负的时候表示伺服阀控制液压缸上抬，轧制力减小。0039S122、以百分数形式将无杆腔的压力值归一化后并加以限幅输出，得到限幅输出压力值PLIMITED,NONOD。0040将无杆腔的压力值PNONOD除以最大无杆腔压力PMAX，然后换算为百分数形式PP,NONOD，限制该值在一定范围PLOL,PUPL内，PLOL和PUPL分别为无杆腔压力非线性段的下限值和上限值，如果PP,NONOD小于PLOL，则输出PLOL，如果PP,NONOD大于PUPL，则输出PUPL，本实施例中，PLOL02，PUPL086，将PP,NONOD通过限幅环节得到PLIMITED,NONOD。即。
16、0041PLIMITED,NONODLIMPNONOD/PMAX；0042式中，LIM表示限幅环节。0043步骤S13、根据伺服阀的工作方向以及限幅输出压力值计算对应的补偿因子。0044若当前时刻伺服阀控制液压缸压下，则补偿因子式中，PN为伺服阀额定压力差，PMAX为最大压力差；本实施例中，取PN/PMAX05。0045若当前时刻伺服阀控制液压缸上抬，则补偿因子0046进一步作为一种优选实施方式，在得到补偿因子后，限制补偿因子的值在一定范围内并输出。为了确保在各种情况下都不损伤设备，例如当测量值出现错误时，可能按上面算式计算出来的补偿因子非常大，因此必须对补偿因子的取值进行限幅。首先应规定一个。
17、取值范围，作为一种具体实例，补偿因子的取值限定在025，40之内，经限幅后最终得到CLIMITED,OFC，即0047CLIMITED,OFCLIMCOFC。0048步骤S14、根据所述补偿因子计算补偿后的伺服阀控制信号并输出值伺服阀。0049本步骤用伺服阀控制信号乘以限幅后的补偿因子得到补偿后的伺服阀控制信号，经数模转换后输出至伺服阀。即0050OSV,COMPENSATEDOSVCLIMITED,OFC；0051式中，OSV,COMPENSATED为补偿后伺服阀控制信号，OSV为液压控制器计算出的伺服阀控制信号。0052本实施例方法中，首先根据液压缸无杆腔的压强值计算得到无杆腔实际压力值，。
18、然后根据控制信号的符号判断伺服阀工作方向并计算出限幅后的无杆腔压力值，然后根据伺服阀工作方向计算对应补偿因子，最后利用补偿因子修正控制信号输出至伺服阀，伺服阀对应控制开口度，实现液压控制。本实施例方法可使得伺服阀阀门特性中的非线性段完全线性化，伺服阀接收到的控制信号同伺服阀中液压油的流量完全是线性的关系，从而提说明书CN104088844A4/5页7高了液压压下控制的动态性能。0053实施例二0054图3示出了本发明实施例提供的轧机液压伺服阀阀门特性的补偿装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。0055本实施例提供的轧机液压伺服阀阀门特性的补偿装置包括0056压力值获取单元3。
19、1，用于根据液压缸无杆腔的压强确定无杆腔的压力值；0057归一化限幅单元32，用于判断伺服阀的工作方向并将所述无杆腔的压力值归一化后限幅输出；0058补偿因子计算单元33，用于根据伺服阀的工作方向以及限幅输出压力值计算对应的补偿因子；0059控制信号修正单元34，用于根据所述补偿因子计算补偿后的伺服阀控制信号并输出值伺服阀。0060上述各个功能单元对应实现了实施一中的步骤S11S14，具体的，压力值获取单元31得到无杆腔的压力值后，归一化限幅单元32判断伺服阀的工作方向后将所述无杆腔的压力值归一化并限幅输出，然后补偿因子计算单元33计算出补偿因子，最后控制信号修正单元34计算得到补偿后的伺服阀。
20、控制信号并输出值伺服阀，最终实现液压补偿控制。0061优选的，如图4所示，所述压力值获取单元31包括0062压强获取模块311，用于接收轧钢时无杆腔内的油压传感器的输出值，得到液压缸无杆腔的压强值PV；0063滞后处理模块312，用于将压强值PV通过一阶滞后模型处理，输出滞后压强值，所述一阶滞后模型的表达式为其中YN为一阶滞后模型当前时刻的输出值，YN1为一阶滞后模型上一时刻的输出值，TS为电气控制器采样时间，TA为一阶滞后模型时间常数，XN为当前时刻无杆腔的压强值，XN1为上一时刻无杆腔的压强值；0064压力值获取模块313，用于将所述滞后压强值乘以液压缸无杆腔的面积得到无杆腔的压力值PNO。
21、NOD。0065优选的，所述归一化限幅单元32包括0066方向判断模块，用于根据伺服阀控制信号的符号判断伺服阀的工作方向，所述伺服阀的工作方向包括控制液压缸压下和控制液压缸上抬；0067归一化限幅模块，用于以百分数形式将无杆腔的压力值归一化后并加以限幅输出，得到限幅输出压力值PLIMITED,NONOD。0068优选的，若当前时刻伺服阀控制液压缸压下，则补偿因子计算单元33计算得到补偿因子式中，PN为伺服阀额定压力差，PMAX为最大压力差；若当前时刻伺服阀控制液压缸上抬，则补偿因子计算单元33补偿因子另外，优选的，所述补偿因子计算单元33还包括说明书CN104088844A5/5页80069限幅模块，用于限制补偿因子的值在一定范围内并输出。0070本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。0071以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104088844A1/2页9图1图2说明书附图CN104088844A2/2页10图3图4说明书附图CN104088844A10。