摘  要： 采用研華設(shè)備及AI調(diào)節(jié)器相結(jié)合的控制算法對開煉機伺服閥進行過程控制，調(diào)距精度高,，壓力值控制準確,。同時具備調(diào)距控制響應(yīng)快、數(shù)字信號處理靈活,、易于實現(xiàn)參數(shù)反饋等特點,。系統(tǒng)實踐效果較好，能夠廣泛應(yīng)用于輪胎等生產(chǎn)行業(yè)中,。
關(guān)鍵詞： 開煉機,；過程控制；AI調(diào)節(jié)器

　近年來,，隨著我國運輸事業(yè)的迅猛發(fā)展以及人民物質(zhì)生活水平的不斷提高,，輪胎橡膠行業(yè)一直處于高速發(fā)展的狀態(tài)。輪胎橡膠類加工企業(yè)在擴大生產(chǎn)的同時,，不斷更新生產(chǎn)工藝和配方,，大大提高了子午線輪胎的高速行駛安全性、舒適性和使用壽命。由于子午線輪胎膠料的硬度很高,，一次煉制橡膠量加大,，在生產(chǎn)過程中對煉制橡膠的生產(chǎn)設(shè)備的承載能力提出了更高的要求。開煉機作為整條生產(chǎn)線前端設(shè)備,，其性能的好壞直接關(guān)系到生產(chǎn)的連續(xù)性,。而對設(shè)備承載能力起決定因素的就是設(shè)備的安全裝置，它能保證整個設(shè)備在過載的情況下不會受到損壞[1],。
1 開煉機液壓調(diào)距系統(tǒng)
　開煉機液壓調(diào)距系統(tǒng)與其他的液壓伺服控制系統(tǒng)相同,，都是一種以液壓動力機械作為執(zhí)行機構(gòu)并具有反饋控制的控制系統(tǒng)。它不僅能自動準確,、快速地復(fù)現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律,，并且還能對輸入的數(shù)字信號實現(xiàn)變換的作用[2]。該控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)開煉機調(diào)距系統(tǒng)相比具有如下特點：
?。?）動態(tài)性能好,、穩(wěn)態(tài)精度高
　調(diào)距最大行程L為100 mm。位置調(diào)節(jié)時域動態(tài)指標：上升時間tr<0.021 s,，超調(diào)量σp<6%,，調(diào)整時間ts<0.11 s。位置調(diào)節(jié)頻率動態(tài)指標：幅值裕量KS>6.9 dB相位裕量r=40°~70°,。性能指標：位置控制精度e<±0.016 mm,。
　（2）高壓大功率,、高可靠性,。
　（3）理論解析與特性補償,。液壓控制的理論解析近期的研究傾向是利用微型計算機對復(fù)雜系統(tǒng)（如多變數(shù)液壓系統(tǒng)）和復(fù)雜因素（非線性及時變等）進行仿真分析的研究,。
2 開煉機液壓調(diào)距控制系統(tǒng)的組成
　開煉機液壓調(diào)距控制系統(tǒng)采用SHT公司生產(chǎn)伺服油缸，型號：FB335X200X101ST,。選用M00G公司生產(chǎn)G761-3004型伺服閥,。阻尼比?灼h=0.7，固有頻率?棕h=721 rad/s,。位移傳感器選擇MTS公司生產(chǎn)的磁致

3 智能調(diào)節(jié)器與研華系列模塊
　智能調(diào)節(jié)器AI808的功能除了涵蓋傳統(tǒng)過程控制系統(tǒng)的串級控制,、前饋控制、比值控制,、均勻控制等功能外,，已經(jīng)普遍應(yīng)用了模糊控制、專家控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等新理論與新技術(shù)[3],。
　智能調(diào)節(jié)器具有“遙控”功能,，可由PLC的模擬量輸出單元輸出4~20 mA（或0~20 mA,，或DC1~5 V，或DC 0~10 V,，或DC 0~5 V）的電壓或電流信號,，實現(xiàn)各種過程的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在初次使用AI808時,，可啟動AT功能來協(xié)助確定M5,、P、I等控制參數(shù)[4],。
　研華系列模塊包括Adam-5000TCP,，Adam-4017，Adam-4055,。其中Adam-5000TCP使用ARM 32 bit RISC CPU10/100Base-T自動偵測高速通信端口,，支持Modbus/TCP通信協(xié)議，Adam-4017具有通道：6路,、差分、兩路,、單端,；輸入類型：mV、V,、mA,，采樣速率：10采樣點/s。Adam-4055具有I/O類型：8 DO/DI,，輸入電壓：DC 10~50 V,，集電極開路DC 40 V，過壓保護：DC 70 V,，DC 2 500 V光學(xué)隔離,。
4 液壓調(diào)距控制系統(tǒng)
　該系統(tǒng)由定量泵和蓄能器共同供油，并設(shè)置了手動控制泵作為系統(tǒng)的輔助供油裝置,，以便在緊急狀況下能夠保證輥距的順利打開,；系統(tǒng)中在每個調(diào)距缸附近設(shè)置電磁溢流閥來保護開煉機軸筒和機架；采用比例閥控制輥距的調(diào)整速度和精度,，同時保持輥距[5],。根據(jù)輥距對速度和精度的調(diào)整，采用電磁比例閥可以很好地解決這些問題,，同時還可以實現(xiàn)對輥距調(diào)整的自動化控制,，提高輥距調(diào)整效率，改善系統(tǒng)性能[6],。
5 系統(tǒng)程序
　系統(tǒng)程序應(yīng)當基于設(shè)計系統(tǒng)的模型建立,，該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型如圖2所示,。

　首先對上述數(shù)學(xué)模型進行PID校正。根據(jù)仿真的結(jié)果選用試湊法進行PID校正：（1）調(diào)整比例部分,。將控制器中的積分系數(shù)和微分系數(shù)置零,，使之成為純比例控制，將系統(tǒng)投入運行,，再由大到小調(diào)節(jié)比例度,，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)，直到出現(xiàn)約4：1的衰減過渡曲線,。（2）整定積分環(huán)節(jié),。整定時，先將調(diào)整好的比例系數(shù)降低20％,，以補償因加入積分而引起的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差上升,，然后由小到大調(diào)節(jié)積分系數(shù)，消除靜差,。（3）最后加入微分環(huán)節(jié),。此時可適當增加比例系數(shù)，以補償因加入微分后而引起的系統(tǒng)穩(wěn)定性的下降,。經(jīng)過PID整定后原先的響應(yīng)曲線如圖6虛線所示,。理想的PID參數(shù)如下所示：

　其上升時間tr=0.004 29 s<0.01 s，調(diào)節(jié)時間ts=0.016 3 s<0.1 s,，超調(diào)δp：3.72%<5%,。從圖6的系統(tǒng)響應(yīng)曲線可以看出校正后的控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的，幅值穩(wěn)態(tài)裕量Ks=7．27 dB,，相位穩(wěn)態(tài)裕量r=65.4°,。從表1的數(shù)據(jù)中可以看出，經(jīng)PID校正后的系統(tǒng)特性完全達到設(shè)計要求,。理想PID參數(shù)經(jīng)過試湊后,，應(yīng)針對該PID參數(shù)書寫控制器算法，并寫到工控機中,。按照研華模塊提供的協(xié)議往485串口上傳輸ASCII字符串,。字符串的內(nèi)容取決于工控機中計算的結(jié)果。現(xiàn)對上述系統(tǒng)加入負載擾動,。加入負載擾動的響應(yīng)曲線如圖6的實線所示,。從圖6中可以看出加入負載擾動后，系統(tǒng)依舊可以達到本文提出的控制要求,。
    開煉機是生產(chǎn)子午線橡膠輪胎的重要設(shè)備,，其調(diào)距性能的好壞直接影響到輪胎的質(zhì)量。液壓調(diào)距具有以下優(yōu)點：調(diào)距精度高,、安全保護性好及生產(chǎn)連續(xù)性好,，是傳統(tǒng)的調(diào)距方法不能相比的,。本文設(shè)計了、并對其控制方法做了重點研究,。通過仿真研究該系統(tǒng)的特性,，建立了液壓驅(qū)動調(diào)距控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。設(shè)計了常規(guī)PID控制器,，并進行了仿真,，基本滿足設(shè)計要求。
參考文獻
[1] 宋志安．基于MATLAB的液壓伺服控制系統(tǒng)分析與設(shè)計[M]．北京：國防工業(yè)出版社,，2007.
[2] 于江華,，蘇東海．電液伺服系統(tǒng)的理論與實踐[J]．機械，2007（34）：17-18.
[3] VISIOLI A． A new design for a PID plus feedforward controller[J]． Journal of ProcessControl,，2004（14）：457-458．
[4] 許賢良．控制工程基礎(chǔ)[M]．北京：國防工業(yè)出版社,，2008.
[5] 梁莉，葛斌.基于AI調(diào)節(jié)器的過程計算機控制系統(tǒng)[J].微計算機信息,，2006,，22（6-2）：293-294．
[6] 唐國俊，李健鎮(zhèn).橡膠機械設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,，1995.