CN102029295B - 用于冷轧处理线带钢张力控制的速度自动修正方法 - Google Patents

Abstract

一种用于冷轧处理线带钢张力控制的速度自动修正方法，涉及轧钢处理线上的带钢张力控制。该方法包括张力调节器输出速度V_Con与机组线速度V_L叠加后输入给速度调节器的步骤，其特别之处在于：它还包括将一个速度修正值V_Corr与张力调节器输出速度V_Con和机组线速度V_L叠加的步骤，叠加后的总速度V_Total＝V_L+V_Con+V_Corr，所述速度修正值V_Corr满足V_Corr＝k×I_{Part-Auto-Corr}×|V_L|，其中，k为适配因子，且k＞0，I_{Part-Auto-Corr}为积分调节输出，且

时间积分常数T_I为300～900s。本发明中速度自动修正环节的引入，使得辊径变化等跟速度有关的扰动，最终转化为速度修正值并输入给速度调节器进行调节，从而避免了张力调节器的输出波动对生产线上带钢处理质量的影响。

Description

用于冷轧处理线带钢张力控制的速度自动修正方法

技术领域

本发明涉及轧钢处理线上的带钢张力控制，具体地说是一种用于冷轧处理线带钢张力控制的速度自动修正方法。

背景技术

轧钢处理线机组实现其工艺的方式一般是原料卷先开卷，开卷后的带钢经过工艺段进行处理，处理完后带钢通过卷取机再卷成钢卷。工艺段的处理一般有酸洗、连退、镀锡、镀锌、脱脂和彩涂等工艺。在冷轧处理线的生产运行过程中，带钢从机组一处运行到另一处时，要求保持一定的稳定张力，以使带钢能够顺利地通过生产线。例如：带钢有了足够的稳定张力，在通过生产线时才不会跑偏。而具体张力值的大小则根据工艺段涉及的处理工艺不同而有所不同。

一般说来，张力控制分为两种：一种是通过转矩变量调节张力的张力控制，即通过控制电机的输出转矩来间接地控制负载的张力，此时，较大的输出转矩就意味着较大的带钢张力；另一种是通过速度变量调节张力的张力控制，即通过把附加速度强加于带钢经过的相邻两个传动点(组)中的一个，使之产生速度给定偏差。由于速度给定的不同，运行时相应传动点(组)的速度调节器就会按照各自给定的速度值进行调节，两个点间的带钢就会有互相拉拽的趋势，这样就产生了两点间的带钢张力。

在通过速度变量调节张力的张力控制过程中，张力调节器是控制的核心，其张力控制原理如说明书附图中的图1所示。一方面，张力调节器输出速度V_Con作为工艺速度V_Tech，该工艺速度V_Tech与机组线速度V_L叠加后输入给速度调节器，由速度调节器转换为转速。张力调节器也正是通过给定工艺速度V_Tech形成带钢的张力；另一方面，根据本工艺段的张力设定值与邻段张力值之差，张力调节器产生工艺张力T_Tech，此工艺张力T_Tech通过计算转换成加速度附加转矩TQ_ADD_PRE，加速度附加转矩TQ_ADD_PRE再加上摩擦补偿和转动惯量补偿后，叠加到速度调节器之后，形成张力控制所需要的转矩给定。

理想情况下，当带钢处于稳定的运行张力时，张力调节器的输出值是一个接近零值的数值；然而，实际的生产线上总会出现一些扰动，导致实际速度和检测速度之间总存在固定的偏差，这种偏差会导致张力调节过程的不稳定性，使张力调节器的输出长时间不是接近零值的数值。这是因为张力调节器的目的是使张力实际值达到张力设定值，其作用是克服张力调节过程中的张力扰动；而速度调节器的目的是使速度实际值达到速度设定值，其作用是克服速度调节过程中的速度扰动。辊径的变化等扰动会引起张力调节器的调节，这会导致带钢张力的不稳定，进而会影响带钢的工艺处理，降低产品质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于冷轧处理线带钢张力控制的速度自动修正方法，能够避免扰动对张力调节器的不利影响。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于冷轧处理线带钢张力控制的速度自动修正方法，包括张力调节器输出速度V_Con与机组线速度V_L叠加后输入给速度调节器的步骤，其特别之处在于：它还包括将一个速度修正值V_Corr与张力调节器输出速度V_Con和机组线速度V_L叠加的步骤，叠加后的总速度V_Total＝V_L+V_Con+V_Corr，所述速度修正值V_Corr满足V_Corr＝k×I_{Part-Auto-Corr}×|V_L|，其中，k为适配因子，且k＞0，I_{Part-Auto-Corr}为积分调节输出，且

$I_{\mathrm{Part}-\mathrm{Auto}-\mathrm{Corr}}\left(t\right)=\frac{1}{T_I}{\∫}_0^t{V}_{\mathrm{Con}}\left(t\right)\mathrm{dt}$

时间积分常数T_I为300～900s。

上述技术方案中，所述积分调节输出I_{Part-Auto-Corr}经限幅后再与机组线速度|V_L|和适配因子k相乘，形成速度修正值V_Corr，以保证积分调节输出I_{Part-Auto-Corr}总是介于最大和最小值之间。若检查发现积分调节输出I_{Part-Auto-Corr}超出了设定的范围，则意味着工艺速度V_Tech发生了不正常的偏差，可能是由于带钢和辊子发生打滑等原因引起。

本发明的有益效果在于：速度自动修正环节的引入，使得辊径变化等跟速度有关的扰动，最终转化为速度修正值并输入给速度调节器进行调节，从而避免了张力调节器的输出波动对生产线上带钢处理质量的影响。

附图说明

图1为常规的通过速度变量调节张力的张力控制图；

图2为本发明一个实施例的张力控制图；

图3为图2中速度自动修正环节的工艺原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的一个具体实施例作进一步的详细描述：

图1为常规的通过速度变量调节张力的张力控制图，因在背景技术部分已作了详细描述，于此不再赘述。

图2和图3示意出了在现有技术的基础之上增加速度自动修正环节后的张力控制：引入一个速度修正值V_Corr与张力调节器输出速度V_Con和机组线速度V_L叠加，叠加后的总速度V_Total＝V_L+V_Con+V_Corr，将该总速度V_Total输入给速度调节器，由速度调节器转换为转矩。

上述速度修正值V_Corr满足V_Corr＝k×I_{Part-Auto-Corr}×|V_L|，其中，k为适配因子，且k＞0，I_{Part-Auto-Corr}为积分调节输出，且

$I_{\mathrm{Part}-\mathrm{Auto}-\mathrm{Corr}}\left(t\right)=\frac{1}{T_I}{\∫}_0^t{V}_{\mathrm{Con}}\left(t\right)\mathrm{dt}$

时间积分常数T_I为300～900s。

速度修正值V_Corr的具体形成过程可如图3所示，当机组线速度V_L达到一定值时(一般要求V_L≥10m/min，约合0.167m/s)，积分调节器开启，对张力调节器输出速度V_Con按上述方式计算后，得到积分调节输出I_{Part-Auto-Corr}，积分调节输出I_{Part-Auto-Corr}经限幅(通常，-0.01≤I_{Part-Auto-Corr}≤0.01)后再与机组线速度|V_L|和适配因子k相乘，形成速度修正值V_Corr，适配因子k通常设为1.0，需要对积分调节输出I_{Part-Auto-Corr}进行放大或者缩小时，可相应的给定不同的k值。接下来，速度修正值V_Corr与张力调节器输出速度V_Con叠加，形成工艺速度V_Tech。

以连退机组中一个带传动的炉辊为例：20℃时炉辊直径为800mm，生产过程中该工艺段温度从20℃上升至820℃、机组线速度速度从1.5m/s上升到2.5m/s。该炉辊材料为钢质，温度每上升100℃，辊径每1m会增加1mm，即膨胀系数为1％。以下通过此过程来举例表明速度自动修正环节的作用。

当炉辊的温度从20℃上升到820℃时，由于膨胀系数为1％，可知最终炉辊直径由800mm增加到808mm。炉辊直径的变化会引起线速度的变化，这种变化是通过工艺速度V_Tech这个变量反映出来的。当适配系数k＝1.0时，各线速度变化遵循以下公式：

V_Total＝V_L+V_Tech，

V_Tech＝V_Con+V_Corr，

V_Corr＝I_{Part-Auto-Corr}×|V_L|，

式中，V_Total为输入给速度调节器的总速度，V_L为机组线速度，V_Tech为工艺速度，V_Con为张力调节器输出速度，V_Corr为速度修正值，I_{Part-Auto-Corr}为积分调节输出。

传统情况：当没有速度自动修正时，即V_Corr＝0。初始：机组线速度V_L＝1.5m/s，由于炉辊的膨胀系数为1％，由此引起的速度变化V_Tech为机组线速度V_L的1％，即V_Tech＝0.015m/s，由于V_Tech＝V_Con+V_Corr，而V_Corr＝0，所以V_Tech＝V_Con，即V_Con＝0.015m/s，由张力调节器输出；当机组线速度V_L由从1.5m/s上升到2.5m/s后，由于速度的变化率仍然为1％，所以V_Con将从0.015m/s上升到0.025m/s。

结论：当无速度自动修正时，炉辊直径变化产生的扰动完全由张力调节器来克服，这将导致张力调节器输出信号的剧烈变化，导致带钢张力的不稳定。

当引入速度自动修正时：初始，机组线速度V_L＝1.5m/s，由于炉辊的膨胀系数为1％，由此引起的工艺速度V_Tech的变化为机组线速度V_L的1％，即V_Tech＝0.015m/s，一开始，该输出由张力调节器的输出V_Con提供，接着V_Tech由速度修正值V_Corr接管，即V_Con＝0，V_Corr＝0.015m/s，所以I_{Part-Auto-Corr}＝V_Corr/|V_L|＝0.015/1.5＝0.01；当机组线速度V_L由从1.5m/s上升到2.5m/s后，由于速度的变化率仍然为1％，而I_{Part-Auto-Corr}是一个时间积分常数T_I非常大的积分调节输出，因此可以认为I_{Part-Auto-Corr}始终等于0.01，由于机组线速度V_L的增加，V_Corr由0.015m/s上升到0.025m/s，而V_Con始终为0。

结论：当存在速度修正时，速度本身的变化以及炉辊直径变化产生的扰动均不会对张力调节器造成影响，带钢的张力将保持稳定。

Claims (2)

1.一种用于冷轧处理线带钢张力控制的速度自动修正方法，包括张力调节器输出速度V_Con与机组线速度V_L叠加后输入给速度调节器的步骤，其特征在于：它还包括将一个速度修正值V_Corr与张力调节器输出速度V_Con和机组线速度V_L叠加的步骤，叠加后的总速度V_Total＝V_L+V_Con+V_Corr，总速度V_Total输入给速度调节器，所述速度修正值V_Corr满足V_Corr＝k×I_{Part-Auto-Corr}×|V_L|，其中，k为适配因子，且k＞0，I_{Part-Auto-Corr}为积分调节输出，且

$I_{\mathrm{Part}-\mathrm{Auko}-\mathrm{Corr}}\left(t\right)=\frac{1}{T_1}{\∫}_0^t{V}_{\mathrm{con}}\left(t\right)\mathrm{dt}$

时间积分常数T_I为300～900s。

2.根据权利要求1所述的用于冷轧处理线带钢张力控制的速度自动修正方法，其特征在于：所述积分调节输出I_{Part-Auto-Corr}经限幅后再与机组线速度V_L的绝对值|V_L|和适配因子k相乘，形成速度修正值V_Corr。

Images