CN102744267A - 电机负荷分配控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机负荷分配控制方法及装置，将上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值的差值作为PID控制器的输入，将PID控制器的输出作为下工作辊的速度附加给定，通过调节下工作辊的速度来达到调节上、下工作辊负荷分配的目的，进而实现了上、下辊传动电机负荷平衡的效果，从而保证了轧钢过程的轧制效率和成品质量。

Description

电机负荷分配控制方法及装置

技术领域

本发明属于电机负荷控制技术领域，具体涉及一种电机负荷分配控制方法及装置。

背景技术

在现有单机架可逆六辊冷轧机中，轧机传动系统通常采用上、下工作辊单独传动的方式，将轧制负荷合理地分配给上、下辊传动电机；其中，上工作辊与上辊传动电机相连，下工作辊与下辊传动电机相连。

在实际轧钢过程中，由于受到上、下工作辊直径差异、带钢与工作辊辊面摩擦系统不同等因素的影响，导致上、下辊传动电机负荷不平衡，进而造成工作辊与带钢表面产生相对滑动，严重时引起电机过热和机械振动，从而影响轧制效率和成品质量。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种电机负荷分配控制方法及装置，将上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值的差值作为PID控制器的输入，将PID控制器的输出作为下工作辊的速度附加给定，通过调节下工作辊的速度来达到调节上、下工作辊负荷分配的目的，进而实现了上、下辊传动电机负荷平衡的效果，从而保证了轧钢过程的轧制效率和成品质量。

本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供一种电机负荷分配控制方法，包括以下步骤：

（1）PID控制器接收上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值；

（2）所述PID控制器将接收到的所述上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊的给定转矩值作相减运算，得到初始偏差值；

（3）所述PID控制器判断所述初始偏差值是否等于0，如果判断结果为是，则执行步骤（4）；如果判断结果为否，则执行步骤（5）；

（4）所述PID控制器丢弃所述初始偏差值；

（5）所述PID控制器对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量，并将所述最终控制量发送给所述下工作辊电机传动装置的速度偏置输入接口中。

优选的，所述步骤（1）具体为：

所述PID控制器分别接收上工作辊电机传动装置通过现场总线发送的上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊电机传动装置通过现场总线发送的下工作辊的给定转矩值。

优选的，步骤（5）中，所述PID控制器对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量，具体包括以下步骤：

所述PID控制器预设置以下参数中的一种或几种：比例增益参数、积分时间常数、微分时间常数、输出上下限幅；

所述PID控制器根据所述参数对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量。

优选的，所述PID控制器根据所述参数对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量，具体为：

所述PID控制器根据所述参数对所述初始偏差值进行比例控制调节和/或积分控制调节和/或微分控制调节，得到调节偏差值，并判断所述调节偏差值是否满足所述输出上下限幅，如果满足，则所述调节偏差值即为所述最终控制量；如果不满足，则丢弃所述调节偏差值。

本发明还提供一种电机负荷分配控制装置，所述电机负荷分配控制装置为PID控制器，所述PID控制器包括以下模块：

接收模块，用于接收上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值；

运算模块，用于将所述接收模块接收到的所述上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊的给定转矩值作相减运算，得到初始偏差值；

判断模块，用于判断所述运算模块运算得到的所述初始偏差值是否等于0；

丢弃模块，用于当所述判断模块判断结果为是时，丢弃所述运算模块运算得到的所述初始偏差值；

处理模块，用于当所述判断模块判断结果为否时，对所述运算模块运算得到的所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量；

发送模块，用于将所述处理模块处理得到的所述最终控制量发送给所述下工作辊电机传动装置的速度偏置输入接口中。

优选的，所述接收模块还用于：

分别接收上工作辊电机传动装置通过现场总线发送的上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊电机传动装置通过现场总线发送的下工作辊的给定转矩值。

优选的，所述PID控制器还包括：

参数设置模块，用于设置以下参数中的一种或几种：比例增益参数、积分时间常数、微分时间常数、输出上下限幅；

所述处理模块还用于：

根据所述参数设置模块设置的参数对所述运算模块运算得到的所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量。

优选的，所述处理模块包括以下子模块中的一种或几种：

比例控制调节子模块，用于根据所述参数设置模块设置的所述比例增益参数对所述初始偏差值进行比例控制调节；

积分控制调节子模块，用于根据所述参数设置模块设置的所述积分时间常数对所述初始偏差值和/或所述比例控制调节子模块的调节结果进行积分控制调节；

微分控制调节子模块，用于根据所述参数设置模块设置的所述微分时间常数对所述初始偏差值和/或所述比例控制调节子模块的调节结果和/或所述积分控制调节子模块的调节结果进行微分控制调节；

输出上下限幅控制子模块，用于对所述比例控制调节子模块和/或积分控制调节子模块和/或微分控制调节子模块的调节结果与所述参数设置模块设置的所述输出上下限幅进行比较，判断所述调节结果是否满足所述输出上下限幅，如果满足，则直接输出所述调节结果；如果不满足，则丢弃所述调节结果。

本发明的有益效果如下：

通过使用本发明提供的电机负荷分配控制方法及装置，将上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值的差值作为PID控制器的输入，将PID控制器的输出作为下工作辊的速度附加给定，通过调节下工作辊的速度来达到调节上、下工作辊负荷分配的目的，进而实现了上、下辊传动电机负荷平衡的效果，从而保证了轧钢过程的轧制效率和成品质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电机负荷分配控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的电机负荷分配控制装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的处理模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例提供的一种电机负荷分配控制方法的流程示意图，包括以下步骤：

步骤101，PID控制器接收上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值。

具体的，PID控制器分别接收上工作辊电机传动装置通过现场总线发送的上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊电机传动装置通过现场总线发送的下工作辊的给定转矩值。

另外，PID控制器可以按预设频率接收上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值，预设频率值的大小根据单机架可逆六辊冷轧机轧钢精度的大小进行确定。

步骤102，所述PID控制器将接收到的所述上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊的给定转矩值作相减运算，得到初始偏差值；

步骤103，所述PID控制器判断所述初始偏差值是否等于0，如果判断结果为是，则执行步骤104；如果判断结果为否，则执行步骤105；

步骤104，所述PID控制器丢弃所述初始偏差值。

本步骤中，当初始偏差值为0时，表明上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值相等，因此，此时，上、下辊传动电机负荷为平衡状态，不需要对下工作辊的速度进行调节，所以，PID控制器直接丢弃该初始偏差值。

步骤105，所述PID控制器对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量，并将所述最终控制量发送给所述下工作辊电机传动装置的速度偏置输入接口中。

具体的，所述PID控制器预设置以下参数中的一种或几种：比例增益参数、积分时间常数、微分时间常数、输出上下限幅；

所述PID控制器根据所述参数对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量，具体为：

所述PID控制器根据所述参数对所述初始偏差值进行比例控制调节和/或积分控制调节和/或微分控制调节，得到调节偏差值，并判断所述调节偏差值是否满足所述输出上下限幅，如果满足，则所述调节偏差值即为所述最终控制量；如果不满足，则丢弃所述调节偏差值。

本步骤中，PID控制器预设置参数值的大小和种类根据实际轧钢过程中整个轧钢系统的动平衡以及轧钢精度等因素来综合考虑。具体可以参考的因素包括：上、下工作辊的润滑效果、乳化液的成分、轧辊的粗糙度等。

设置输出上下限幅的意义在于：输出的最终控制量应该在上下限幅的限制范围内，并且，上下限幅设置的范围应合理，如果限幅设置过大，导致下辊速度调节过大，会导致上下辊在带钢表面打滑，进而划伤辊面。

另外，本发明中，PID控制器对初始偏差值进行比例控制调节和/或积分控制调节和/或微分控制调节，具体的调节方式与现有技术中PID控制器的工作原理相同，本发明在此不再赘述。

因此，通过使用本发明提供的电机负荷分配控制方法，将上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值的差值作为PID控制器的输入，将PID控制器的输出作为下工作辊的速度附加给定，通过调节下工作辊的速度来达到调节上、下工作辊负荷分配的目的，进而实现了上、下辊传动电机负荷平衡的效果，从而保证了轧钢过程的轧制效率和成品质量。

实施例二

如图2所示，为本发明实施例提供的电机负荷分配控制装置的结构示意图，所述电机负荷分配控制装置为PID控制器，所述PID控制器包括以下模块：

接收模块21，用于接收上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值；

接收模块还用于：分别接收上工作辊电机传动装置通过现场总线发送的上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊电机传动装置通过现场总线发送的下工作辊的给定转矩值。

运算模块22，用于将接收模块21接收到的所述上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊的给定转矩值作相减运算，得到初始偏差值；

判断模块23，用于判断运算模块22运算得到的所述初始偏差值是否等于0；

丢弃模块24，用于当判断模块23判断结果为是时，丢弃运算模块22运算得到的所述初始偏差值；

处理模块25，用于当判断模块23判断结果为否时，对运算模块22运算得到的所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量；

发送模块26，用于将处理模块25处理得到的所述最终控制量发送给所述下工作辊电机传动装置的速度偏置输入接口中。

所述PID控制器还包括：

参数设置模块27，用于设置以下参数中的一种或几种：比例增益参数、积分时间常数、微分时间常数、输出上下限幅；

处理模块25还用于：

根据所述参数设置模块设置的参数对所述运算模块运算得到的所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量。

如图3所示，为处理模块25的结构示意图，包括以下子模块中的一种或几种：

比例控制调节子模块251，用于根据参数设置模块27设置的所述比例增益参数对所述初始偏差值进行比例控制调节；

积分控制调节子模块252，用于根据参数设置模块27设置的所述积分时间常数对所述初始偏差值和/或比例控制调节子模块251的调节结果进行积分控制调节；

微分控制调节子模块253，用于根据参数设置模块27设置的所述微分时间常数对所述初始偏差值和/或比例控制调节子模块251的调节结果和/或积分控制调节子模块252的调节结果进行微分控制调节；

输出上下限幅控制子模块254，用于对所述比例控制调节子模块251和/或积分控制调节子模块252和/或微分控制调节子模块253的调节结果与参数设置模块27设置的所述输出上下限幅进行比较，判断所述调节结果是否满足所述输出上下限幅，如果满足，则直接输出所述调节结果；如果不满足，则丢弃所述调节结果。

因此，通过使用本发明提供的电机负荷分配控制装置，将上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值的差值作为PID控制器的输入，将PID控制器的输出作为下工作辊的速度附加给定，通过调节下工作辊的速度来达到调节上、下工作辊负荷分配的目的，进而实现了上、下辊传动电机负荷平衡的效果，从而保证了轧钢过程的轧制效率和成品质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电机负荷分配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）PID控制器接收上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值；

（2）所述PID控制器将接收到的所述上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊的给定转矩值作相减运算，得到初始偏差值；

（3）所述PID控制器判断所述初始偏差值是否等于0，如果判断结果为是，则执行步骤（4）；如果判断结果为否，则执行步骤（5）；

（4）所述PID控制器丢弃所述初始偏差值；

（5）所述PID控制器对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量，并将所述最终控制量发送给所述下工作辊电机传动装置的速度偏置输入接口中。

2.根据权利要求1所述的电机负荷分配控制方法，其特征在于，所述步骤（1）具体为：

所述PID控制器分别接收上工作辊电机传动装置通过现场总线发送的上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊电机传动装置通过现场总线发送的下工作辊的给定转矩值。

3.根据权利要求1所述的电机负荷分配控制方法，其特征在于，步骤（5）中，所述PID控制器对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量，具体包括以下步骤：

所述PID控制器预设置以下参数中的一种或几种：比例增益参数、积分时间常数、微分时间常数、输出上下限幅；

所述PID控制器根据所述参数对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量。

4.根据权利要求3所述的电机负荷分配控制方法，其特征在于，所述PID控制器根据所述参数对所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量，具体为：

所述PID控制器根据所述参数对所述初始偏差值进行比例控制调节和/或积分控制调节和/或微分控制调节，得到调节偏差值，并判断所述调节偏差值是否满足所述输出上下限幅，如果满足，则所述调节偏差值即为所述最终控制量；如果不满足，则丢弃所述调节偏差值。

5.一种电机负荷分配控制装置，其特征在于，所述电机负荷分配控制装置为PID控制器，所述PID控制器包括以下模块：

接收模块，用于接收上工作辊的给定转矩值和下工作辊的给定转矩值；

运算模块，用于将所述接收模块接收到的所述上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊的给定转矩值作相减运算，得到初始偏差值；

判断模块，用于判断所述运算模块运算得到的所述初始偏差值是否等于0；

丢弃模块，用于当所述判断模块判断结果为是时，丢弃所述运算模块运算得到的所述初始偏差值；

处理模块，用于当所述判断模块判断结果为否时，对所述运算模块运算得到的所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量；

发送模块，用于将所述处理模块处理得到的所述最终控制量发送给所述下工作辊电机传动装置的速度偏置输入接口中。

6.根据权利要求5所述的电机负荷分配控制装置，其特征在于，所述接收模块还用于：

分别接收上工作辊电机传动装置通过现场总线发送的上工作辊的给定转矩值和所述下工作辊电机传动装置通过现场总线发送的下工作辊的给定转矩值。

7.根据权利要求6所述的电机负荷分配控制装置，其特征在于，所述PID控制器还包括：

参数设置模块，用于设置以下参数中的一种或几种：比例增益参数、积分时间常数、微分时间常数、输出上下限幅；

所述处理模块还用于：

根据所述参数设置模块设置的参数对所述运算模块运算得到的所述初始偏差值进行处理，得到最终控制量。

8.根据权利要求7所述的电机负荷分配控制装置，其特征在于，所述处理模块包括以下子模块中的一种或几种：

比例控制调节子模块，用于根据所述参数设置模块设置的所述比例增益参数对所述初始偏差值进行比例控制调节；

积分控制调节子模块，用于根据所述参数设置模块设置的所述积分时间常数对所述初始偏差值和/或所述比例控制调节子模块的调节结果进行积分控制调节；

微分控制调节子模块，用于根据所述参数设置模块设置的所述微分时间常数对所述初始偏差值和/或所述比例控制调节子模块的调节结果和/或所述积分控制调节子模块的调节结果进行微分控制调节；

输出上下限幅控制子模块，用于对所述比例控制调节子模块和/或积分控制调节子模块和/或微分控制调节子模块的调节结果与所述参数设置模块设置的所述输出上下限幅进行比较，判断所述调节结果是否满足所述输出上下限幅，如果满足，则直接输出所述调节结果；如果不满足，则丢弃所述调节结果。

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