CN102527770B - 一种基于参考辊线速度的卷径修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于参考辊线速度的卷径修正方法，根据机组运行时与带钢表面接触的设备辊面线速度相等这一原理得到参考卷径与实际输出卷径比较，将其差值运算后用于补偿和修正实际输出卷径，使得获得的实际输出卷径更为准确，满足电气控制的要求。

Description

一种基于参考辊线速度的卷径修正方法

技术领域

本发明属于冷轧处理中的带钢生产线领域，具体涉及一种基于参考辊线速度的卷径修正方法。

背景技术

开卷取机是带钢生产线中不可缺少的设备，相对于其他辅传动而言，其工艺过程更加复杂，控制要求也更高。对于卷取过程来说，钢卷的卷径是由小到大变化的，为了保证张力恒定就要求电机的输出转矩随卷径的变化而随时改变。因此，获取连续并且准确的卷径是保证机组稳定运行的重要前提。

传统的卷径计算方法是在初始卷径的基础上，累计带钢厚度得到当前的卷径实际值。这种方法不受外界条件的约束相对独立，但对卷径初始值及带钢厚度等参数有较大依赖性，只能在计算过程中提供一个大致的参考值。随着现代冷轧工艺的不断发展，计数卷径的准确度已不能满足电气控制的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于参考辊线速度的卷径修正方法，以获得更为准确的实际输出卷径。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于参考辊线速度的卷径修正方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1)根据机组运行时与带钢表面接触的设备辊面线速度相等这一原理测量出用于修正计数卷径的参考卷径D_REF；

2)验证参考卷径D_REF的有效性；

3)经验证通过的参考卷径D_REF(n)与上一计算周期得到的实际输出卷径D_ACT(n-1)相减得到卷径偏差D_DIF(n)：

D_DIF(n)＝D_ACT(n-1)-D_REF(n)，

与之前累计的卷径偏差相加后得到卷径校正值D_KOR(n)：

$D\_\mathrm{KOR}\left(n\right)=D\_\mathrm{DIF}\left(n\right)+\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}D\_\mathrm{DIF}\left(k\right);$

4)得到经修正的实际输出卷径D_ACT(n)为：

D_ACT(n)＝D_CNT(n)-D_KOR(n)，

D_CNT(n)为初始卷径D_STA累计带钢厚度hs得到的卷径。

按上述方案，所述步骤1)参考卷径D_REF的计算公式如下：

$D\_\mathrm{REF}=\frac{n\_\mathrm{Def}\×i\_\mathrm{Coil}\×D\_\mathrm{Defl}}{n\_\mathrm{Coil}\×i\_\mathrm{Defl}},$

其中n_Def为参考辊转速，n_Coil为开卷取转速，i_Defl为参考辊减速比，i_Coil为开卷取减速比，D_Defl为参考辊辊径。

按上述方案，所述步骤2)通过多次测量求取卷径平均变化值MVΔD，取当前测量周期得到的卷径变化值ΔD(n)与MVΔD的方差做为检测其是否有效的标准：若该方差值在容许范围以内，则认为通过测量得到的卷径是准确的，即验证通过；若该方差超过容许范围，则认为本次测量结果有误，选用上一次通过验证的参考卷径进行修正。

按上述方案，所述卷径变化值ΔD(n)与MVΔD的方差的容许范围为小于带钢厚度平方hs²的6倍。

按上述方案，所述初始卷径D_STA累计带钢厚度hs得到的卷径D_CNT的计算公式如下：

D_CNT(n)＝D_STA+D_CNT(n-1)±(2×M_RPM×hs)，

其中″+″＝卷取模式，″-″＝开卷模式，D_STA为初始卷径，M_RPM为每次计算周期卷轴转动圈数，hs为带钢厚度。

按上述方案，在卷径校正值D_KOR(n)输出环节加入斜坡平滑处理。

本发明的有益效果为：

1、根据机组运行时与带钢表面接触的设备辊面线速度相等这一原理得到参考卷径与实际输出卷径比较，将其差值运算后用于补偿和修正实际输出卷径，使得获得的实际输出卷径更为准确，满足电气控制的要求。

2、在卷径校正值D_KOR(n)输出环节加入斜坡平滑处理，以减缓修正值的突变，能够防止卷径偏差D_DIF(n)过大而造成的卷径阶跃变化。

附图内容

图1为卷径计算修正控制框图。

图2为利用测量辊计算参考卷径示意图。

具体实施方式

由初始卷径D_STA累计带钢厚度hs得到的卷径，我们定义为计数卷径D_CNT。为了克服其算法中的不足，需要对它进行修正。卷径修正控制框图如图1所示。

(1)机组运行时，与带钢表面接触的设备辊面线速度相等。利用此原理计算出用于修正计数卷径的参考卷径D_REF。

参考卷径D_REF的计算过程如图2所示，其公式如下：

$D\_\mathrm{REF}=\frac{n\_\mathrm{Def}\×i\_\mathrm{Coil}\×D\_\mathrm{Defl}}{n\_\mathrm{Coil}\×i\_\mathrm{Defl}},$

其中n_Def为参考辊转速，n_Coil为开卷取转速，i_Defl为参考辊减速比，i_Coil为开卷取减速比，D_Defl为参考辊辊径。

(2)通过测量得到D_REF需要验证其有效性后才能进行修正计算，为此每个测量周期计算一次卷径变化值ΔD：

ΔD＝D_REF(n)-D_REF(n-1)

每7个测量周期计算一次卷径平均变化值MVΔD：

$\mathrm{MV\ΔV}=\frac{1}{7}\underset{k=n-7}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\ΔD}\left(k\right),$

n代表第n次计算周期，k代表累计计算中迭代的次数。

选用卷径变化值ΔD与MVΔD的方差做为检测其是否有效的标准：

${\mathrm{Var}}^2=\frac{1}{7-1}\×\underset{k=n-7}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{\ΔD}\left(k\right)-\mathrm{MV\ΔV})}^2;$

如果该方差值在容许范围以内，那就可以认为通过测量得到的卷径是准确的，可以用它对D_CNT进行修正。如果方差超过容许范围，则认为本次测量结果有误，选用上一次通过校验的参考卷径进行修正。方差范围取6倍带钢厚度的平方。

$\left\{\begin{array}{c}D\_\mathrm{REF}\left(n\right)=D\_\mathrm{REF}\left(n\right),{\mathrm{Var}}^2\≤{6\mathrm{hs}}^2\\ D\_\mathrm{REF}\left(n\right)=D\_\mathrm{REF}(n-1),{\mathrm{Var}}^2>{6\mathrm{hs}}^2\end{array}\right.$

(3)经验证通过的D_REF与上一计算周期得到的实际输出卷径D_ACT相减得到卷径偏差D_DIF：

D_DIF(n)＝D_ACT(n-1)-D_REF(n)

与之前累计的卷径偏差相加后得到卷径校正值D_KOR：

$D\_\mathrm{KOR}\left(n\right)=D\_\mathrm{DIF}\left(n\right)+\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}D\_\mathrm{DIF}\left(k\right),$

(4)为了防止D_DIF过大而造成的卷径阶跃变化，在卷径校正值D_KOR输出环节加入斜坡平滑处理，以减缓修正值的突变。

(5)卷径计算过程中，D_DIF始终被计算，而由此累加得到的D_KOR则保证了校正的快速性及渐近收敛性。最后，经修正的实际卷径为：

D_ACT(n)＝D_CNT(n)-D_KOR(n)。

D_CNT的计算公式如下：

D_CNT(n)＝D_CNT(n-1)±(2×M_RPM×hs)

D_CNT(0)＝D_STA，

其中″+″＝卷取模式，″-″＝开卷模式，D_STA为初始卷径，M_RPM为每次计算周期卷轴转动圈数，hs为带钢厚度。

本实例中，D_STA＝2.2m，M_RPM＝1，hs＝0.25mm，计算类型为卷取模式，则：

D_CNT(15)＝2.2075m，D_CNT(16)＝2.2080m，D_CNT(17)＝2.2080m。

n_Def(17)＝800r/min，n_Coil(17)＝400r/min，i_Def＝2.25，i_Coi＝9.78，D_Def＝250mm则：D_REF(17)＝2.1733m。

参考卷径D_REF的校验：为叙述方便通过列表形式给出计算数据：

n	11	12	13	14	15	16	17
								ΔD(mm)	0.0007	0.0008	0.0005	0.0011	0.0009	0.0006	0.0127

根据上述相关公式可得：

MVΔD＝0.0009mm；Var²＝0.00002038；

由于带钢厚度hs＝0.25mm，则方差允许范围＝0.000000375；

经判定本次测量到的参考卷径D_REF未通过校验，原因有可能是最后一次测量时参考辊与带钢接触面打滑所致。因此取上一次通过方差校验的参考卷径值作为本次的计算结果，即D_REF(17)＝D_REF(16)＝2.1606m。

实际输出卷径的计算：

例如：D_CNT(17)＝2.2080m，D_REF(17)＝2.1606m，D_ACT(16)＝2.1605m，D_KOR(16)＝0.0472m则：

D_DIF(17)＝0.0001m；

D_KOR(17)＝0.0473m；

D_ACT(17)＝2.1607m。

D_KOR的大小反映了计数卷径与实际卷径偏离的趋势，这有可能是初始卷径输入错误或带钢厚度不均造成的。经参考辊实测卷径的修正，输出卷径最终能够渐近收敛于真实卷径值。

需要说明的是，参数后缀中凡标注有n的变量表明第n次测量周期的结果，即当前计算结果，其与之前计算周期得到的结果有关；卷径修正算法复杂、计算量大且涉及到的变量较多，本实施例仅给出部分实例，在工程应用中多由程序实现。

Claims (4)

1.一种基于参考辊线速度的卷径修正方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1)根据机组运行时与带钢表面接触的设备辊面线速度相等这一原理测量出用于修正计数卷径的参考卷径D_REF；

2)验证参考卷径D_REF的有效性；

3)经验证通过的参考卷径D_REF(n)与上一计算周期得到的实际输出卷径D_ACT(n-1)相减得到卷径偏差D_DIF(n)：

D_DIF(n)＝D_ACT(n-1)-D_REF(n)，

与之前累计的卷径偏差相加后得到卷径校正值D_KOR(n)：

$D\_\mathrm{KOR}\left(n\right)=D\_\mathrm{DIF}\left(n\right)+\underset{k=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}D\_\mathrm{DIF}\left(k\right);$

4)得到经修正的实际输出卷径D_ACT(n)为：

D_ACT(n)＝D_CNT(n)-D_KOR(n)，

D_CNT(n)为初始卷径D_STA累计带钢厚度hs得到的卷径；

所述步骤2)通过多次测量求取卷径平均变化值MVΔD，取当前测量周期得到的卷径变化值ΔD(n)与MVΔD的方差做为检测其是否有效的标准：若该方差值在容许范围以内，则认为通过测量得到的卷径是准确的，即验证通过；若该方差超过容许范围，则认为本次测量结果有误，选用上一次通过验证的参考卷径进行修正；

所述卷径变化值ΔD(n)与MVΔD的方差的容许范围为小于带钢厚度平方hs²的6倍。

2.根据权利要求1所述的基于参考辊线速度的卷径修正方法，其特征在于：所述步骤1)参考卷径D_REF的计算公式如下：

$D\_\mathrm{REF}=\frac{n\_\mathrm{Def}\×i\_\mathrm{Coil}\×D\_\mathrm{Defl}}{n\_\mathrm{Coil}\×i\_\mathrm{Defl}},$

其中n_Def为参考辊转速，i_Coil为开卷取减速比，D_Defl为参考辊辊径，n_Coil为开卷取转速，i_Defl为参考辊减速比。

3.根据权利要求1所述的基于参考辊线速度的卷径修正方法，其特征在于：所述初始卷径D_STA累计带钢厚度hs得到的卷径D_CNT的计算公式如下：

D_CNT(n)＝D_STA+D_CNT(n-1)±(2×M_RPM×hs)，

其中″+″＝卷取模式，″-″＝开卷模式，D_STA为初始卷径，M_RPM为每次计算周期卷轴转动圈数，hs为带钢厚度。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于参考辊线速度的卷径修正方法，其特征在于：在卷径校正值D_KOR(n)输出环节加入斜坡平滑处理。

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