CN104307884B - 热连轧硅钢尾部活套落套控制方法 - Google Patents

热连轧硅钢尾部活套落套控制方法 Download PDF

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Abstract

热连轧硅钢尾部活套落套控制方法，属于轧钢领域，把活套套量偏差和活套力矩偏差作为模糊控制器的输入，速度系数K作为输出，即采用实际补偿主机速度控制轧机速度来确保带钢不虚套；所述实际补偿主机速度Vadd=计算补偿主机速度loopv×速度系数K；计算补偿主机速度loopv包括当loopv≥0时，速度系数K域[0.3，1.0]；当loopv＜0时，速度系数K域[1.7，1.0)。本发明实现了硅钢尾部活套力矩控制，确保了带钢尾部控制稳定；确保了活套动作正常，大大降低了由于带钢尾部活套虚套造成的跑偏轧废问题，并减少了对正常控制的影响。

Description

热连轧硅钢尾部活套落套控制方法
技术领域
本发明属于热连轧带钢轧线的活套自动控制领域。
背景技术
在热连轧精轧区有轧机F0～F6机架和0#～5#活套，任何相邻两个机架之间都有其对应的活套。随着硅钢开发量和板坯重量的增加，精轧轧制时硅钢带钢尾部实际温度要比带钢头部低、尾部板形差，导致带钢尾部落套时不稳定，尤其在活套套量基准大于实际套量时，若活套实际力矩小于活套基准力矩，会造成带钢尾部抛钢时虚套严重，产生了硅钢尾部跑偏轧废等问题，给我厂带来很大的经济损失。因此，在带钢头尾温度不均衡、板形不理想的前提下，要解决精轧硅钢带钢尾部液压活套控制适应性问题。
目前，按照活套系统速度补偿算法，在硅钢带钢尾部落套期间，当活套实际套量小于基准套量时，应该加大该机架速度。
发明内容
本发明目的是为了确保在轧制硅钢精轧机架间活套落套时的尾部控制，解决精轧机架间由于活套落套产生的跑偏轧废现象，从而保证热轧生产正常和产品质量。
本发明的技术方案：
（1）活套控制给定力矩MREF的公式如下：
MREF=MW+MB+MT+MD
式中，MW为活套辊自重力矩；MW为带钢重力力矩；MT为带钢张力力矩；MD为带钢挠曲力矩。
带钢实际力矩是通过在液压缸两侧油路上各安装了压力传感器来检测无杆腔和有杆腔的油压，然后各乘以作用面积相减后得到液压缸实际压力F，再乘以相应的力臂得到。
MF=F*LH，F=PPIS*APIS–PROD*AROD
式中，PPIS为无杆腔压力传感器值；APIS为无杆腔面积；PROD为有杆腔压力传感器值；AROD为有杆腔面积；LH为F的力臂。
活套力矩偏差△M=MREF–MF（单位：Nm）
活套套量基准取固定值，实际套量Lact=k1*θ，θ为活套角度，k1为设备角度系数，活套套量偏差：△L=套量基准-Lact，mm。套量基准按照10mm计算，实际套量为6mm，则活套套量偏差△L=10-6=4（mm）。活套套量偏差调节计算可以得到上游机架的补偿主机速度loopv，然后按照机架速度逐移原理调节上游各机架的速度值，以确保相关机架间秒流量匹配，使套量调节系统正常工作。
该机架活套系统补偿主机速度算法：
式中：
△Ln：第n时刻套量偏差mm；△Ln-1：第n-1时刻的套量偏差mm；Kp：速度增益值4.0；TA：采样时间2-10ms；TN’：积分时间1000-4000ms；loopvn：第n时刻的活套补偿主机速度给定输出m/s(0～1.0)；loopvn-1：第n-1时刻的活套补偿主机速度给定输出m/s(0～1.0)。
基于上述情况，在硅钢轧制尾部活套落套控制中，提出了带钢活套力矩优先的专家系统模糊速度系数控制，也就是确保活套在低套位时带钢的活套力矩，从而活套实际补偿主机速度Vadd为活套计算补偿主机速度loopv乘以速度系数K以确保带钢不虚套。活套实际补偿主机速度Vadd=K*loopv，速度系数K的取值依据专家系统模糊选择。
带钢活套力矩优先的专家系统模糊速度系数控制，其基本思想是：在硅钢带钢尾部落套期间，当活套实际套量小于基准套量时，带钢活套力矩优先的思想就是若此时活套力矩偏差大于0时，该机架速度不是加大而是要减小以保证拉住带钢不再加剧带钢虚套。
本发明的有益效果：
太钢热连轧厂硅钢带钢尾部活套使用该技术方案后，效果如下：
（1）实现了硅钢尾部活套力矩控制，确保了带钢尾部控制稳定。
（2）确保了活套动作正常，大大降低了由于带钢尾部活套虚套造成的跑偏轧废问题，并减少了对正常控制的影响。
（3）节约了故障时间，提高了产品表面合格率，取得的直接经济效益每年358万元左右。
本发明把活套套量偏差△L和活套力矩偏差△M作为模糊控制器的输入，速度系数K作为输出，通过应用模糊控制器的基本原理，在输入输出论域上，均定义有7个基本模糊子集：(负大，负中，负小，零，正小，正中，正大)。△L论域上的基本模糊子集用符号表示为(NB，NM，NS，P0，PS，PM，PB)，△M论域上的基本模糊子集用符号表示为(FB，FM，FS，Z0，ZS，ZM，ZB)。在输出速度系数K论域上基本模糊子集用符号表示为(YB，YM，YS，J0，JS，JM，JB),J0表示速度系数为1，不改变原活套计算补偿速度。
离散论域上基本模糊子集的隶属度采用三角形函数形式。
本系统采用单变量二维模糊控制器。根据活套计算补偿速度loopv的正负，特制定控制语句形式和模糊控制规则如下表1、2：
Rule：If△L≥Ai，and△M≥Bi，ThenK=Ci
(i=1,2,3…..)
其中，Ai，Bi，Ci是定义在套量偏差、力矩偏差、速度系数论域上的模糊集。
表1loopv大于等于零模糊控制规
。
表2loopv小于零模糊控制规则
。
经过现场实际调试确定当loopv≥0时，速度系数K域[0.3，1.0]；loopv＜0时，速度系数K域[1.7，1.0)。以3#活套为例，其速度系数查询表：
loopv≥0时，速度系数K、活套套量偏差△L和活套力矩偏差△M分别是：
loopv＜0时，速度系数K、活套套量偏差△L和活套力矩偏差△M分别是：
（2）系统控制装置
上述技术实现采用西门子系统控制器完成，一级计算机：CPU型号：CPU551；控制信号通道：CP50M1；传动控制装置为：西门子S150。
具体实施方式
实施例1：
热连轧精轧机组共有0#-5#五个活套，活套力矩偏差值为活套给定力矩减去实际力矩，活套力矩偏差值大于零表明带钢活套虚套；活套套量设定减去实际套量为活套套量偏差，套量偏差正值越大，套量变化经套量偏差调节计算，得到上游机架的补偿主机速度越大，然后按照速度逐移原理调节上游各机架的速度值，以确保相关机架间秒流量匹配，使套量调节系统正常工作。本系统采用单变量二维模糊控制器。根据太钢热连轧厂实际情况和活套计算补偿主机速度loopv的正负，特制定控制语句形式如下：
Rule：If△L≥Ai，and△M≥Bi，ThenK=Ci
(i=1,2,3…..)
其中，Ai，Bi，Ci是定义在套量偏差、力矩偏差、速度系数论域上的模糊集。
为了确保带钢活套力矩优先，活套套量偏差为正值也要减少活套送套速度值，否则越送速度，带钢力矩越虚，越易废钢。针对硅钢60规格2.3mm*1250mm5#活套尾部活套落套时，活套套量基准大于实际套量即套量偏差为8且活套基准力矩大于活套实际力矩即力矩偏差为1000时，活套实际补偿主机速度Vadd为活套计算补偿主机速度loopv乘以速度系数0.3以确保带钢不虚套。
实施例2：
热连轧精轧机组共有0#-5#五个活套，活套力矩偏差值为活套给定力矩减去实际力矩，活套力矩偏差值大于零表明带钢活套虚套；活套套量设定减去实际套量为活套套量偏差，套量偏差正值越大，套量变化经套量偏差调节计算，得到上游机架的补偿主机速度越大，然后按照速度逐移原理调节上游各机架的速度值，以确保相关机架间秒流量匹配，使套量调节系统正常工作。本系统采用单变量二维模糊控制器。根据太钢热连轧厂实际情况和活套计算补偿主机速度loopv的正负，特制定控制语句形式如下：
Rule：If△L≥Ai，and△M≥Bi，ThenK=Ci
(i=1,2,3…..)
其中，Ai，Bi，Ci是定义在套量偏差、力矩偏差、速度系数论域上的模糊集。
为了确保带钢活套力矩优先，活套套量偏差为正值也要减少活套送套速度值，否则越送速度，带钢力矩越虚，越易废钢。针对硅钢60规格2.3mm*1250mm5#活套尾部活套落套时，活套套量基准大于实际套量即套量偏差为4且活套基准力矩大于活套实际力矩即力矩偏差为500时，活套实际补偿主机速度Vadd为活套计算补偿主机速度loopv乘以速度系数0.5以确保带钢不虚套。

Claims (4)

1.热连轧硅钢尾部活套落套控制方法，把活套套量偏差值和活套力矩偏差值作为模糊控制器的输入，速度系数K作为输出，即采用实际补偿主机速度Vadd控制轧机速度来确保带钢不虚套；
所述实际补偿主机速度Vadd=计算补偿主机速度loopv×速度系数K；当loopv≥0时，速度系数K域[0.3，1.0]；当loopv＜0时，速度系数K域[1.0，1.7]。
2.根据权利要求1所述的热连轧硅钢尾部活套落套控制方法，其特征是当loopv≥0时，速度系数、活套套量偏差值和活套力矩偏差值分别是：
。
3.根据权利要求1所述的热连轧硅钢尾部活套落套控制方法，其特征是当loopv＜0时，速度系数、活套套量偏差值和活套力矩偏差值分别是：
。
4.根据权利要求1所述的热连轧硅钢尾部活套落套控制方法，其特征是所述活套套量偏差值△L=套量基准-k1*θ；θ为活套角度，k1为活套角度系数。
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