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随着国民经济的快速发展对中厚板钢材品质的要求也越来越高,从而钢铁生产企业对冶金设备的自动化程度要求也随之提高。滚切剪是钢板精整线上的核心设备,板材的剪切精准度是板材质量的重要标准参数,生产企业为了提高板材的出厂质量,不断对滚切剪进行技术创新和设备升级改造。伺服液压缸是全液压滚切剪的核心设备,由于缸体重量很大严重影响着自身频响特性和寿命以及配套滚切剪机的生产效率,为此,需要对伺服缸进行技术革新来避免由于缸筒自身重量所引起的一系列不良影响。本文从工程实际出发,为解决由滚切剪的卧式伺服缸自重所引起的密封圈摩损、泄漏以及输出力不足等问题,设计了在卧式铰接安装的伺服缸缸筒端底连接支撑小缸的平衡自重结构,配套设计了伺服控制系统,并进行了如下研究:首先,对该结构进行受力分析,建立其动力学模型,用数学模型的形式反映出该结构的运动原理,并运用Simulink进行动力学仿真。其次,设计了以位置闭环为主,压力闭环为辅的位置-压力双闭环PID控制系统,将压力信号转换成位置信号,并与位置反馈信号同时作用于系统中,通过时刻改变小缸的位移,而支撑起伺服缸缸筒,实现卧式伺服缸全程无摩擦运行。针对位置-压力双闭环控制系统进行研究分析,并推导运算,得到位置-压力双闭环的传递函数,并利用李雅普诺夫第二法进行稳定性分析,运用AMESim与MATLAB进行联合仿真。最后,本文设计了内模PID控制器,将其引入到PID控制器设计,建立滤波器参数与PID参数之间的关系,运用内模控制设计PID控制器,以解决PID控制器参数选取困难等问题。由于压力与位置闭环的传递函数阶次较高,因此,先将其进行了降阶处理,转换成两阶时滞,然后,通过运用Simulink进行仿真,并与PID进行仿真对比。其仿真结果表明,内模PID整定参数方便,并且控制结果优良。