CN104475490A - 一种行星差动延伸率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种行星差动延伸率控制方法，是对于采用行星差动延伸率控制的拉矫机组，当生产参数处于动态调节时，稳定带钢实际延伸率ε和带钢张力的控制方法。其核心控制目标是：当带钢速度基准设定值变化时，或者是当为了改变任意相邻张力辊之间的张力大小，调节各差动电机速度时，均可自动匹配入出口四支张力辊的速度设定值，保持实际延伸率ε不变，并保证相邻张力辊之间的张力分配关系不变；当延伸率ε改变时，自动匹配入出口四支张力辊的速度设定值，确保实际延伸率ε随着设定延伸率ε变化而变化，同时还保证相邻张力辊之间的张力分配关系不变。当操作人员调节某个参数时，自动匹配各个速度设定值，保持其它参数不变，方便操作人员操作。

Description

一种行星差动延伸率控制方法

技术领域

本发明涉及一种行星差动延伸率控制方法，具体为一种带钢拉弯矫直机中，驱动入、出口张力辊组的行星差动齿轮的控制方法，属冶金行业冶金机械技术领域。

背景技术

冶金行业中，针对板型有缺陷带钢的处理方法，主要是通过拉弯矫直机，将有缺陷带钢引入入口张力辊组，再由出口张力辊组拉出，通过入、出口长张力辊组的拉弯矫直作用，达到修复带钢缺陷效果。生产过程中，带钢的延伸率ε控制是最重要的工艺控制指标，传统的在工程中有大量应用的控制方式是：采用独立的传动控制方式，即入口、出口共4个（R₁、R₂二个为入口张力辊组，R₃、R₄为出口张力辊组）张力辊分别由4套齿轮箱和4台变频电机分别控制其辊速，当需要改变延伸率时，改变入口张力辊组中的R₂辊和出口张力辊组中的R₃辊之间的速度关系即可。该种控制方式因齿轮传动比不高，导致控制精度较低。比如当主电机转速为1500rpm，对应的带钢线速度为30m/min，当实际要求生产速度为30m/min，延伸率需改变0.2%时，主电机速度只需改变3rmp即可，相对速比变化率仅为(3/1500)*100%=0.2%，这对于变频器及传动系统提出了相当高的精度控制要求，因此难于适应生产板型要求高的高质量产品。

中国实用新型专利《机械压力机双电机驱动差动轮系传动系统》（申请号：200720092260.1）公开的双电机驱动差动轮系传动系统,是由二台驱动电机分别接入一个差动轮系的太阳轮及中心轮,该差动轮系后面串联有另一个差动轮系,再与需要做功的曲柄滑块机构串联。其目的是使滑块在锻冲及进给或回程工作阶段具有高低二种不同的工作速度。从原理上讲，调节第二电机转速，即可调节太阳轮转速，进而可调节滑块进给或回程（较高速度段）时的速度，但该种控制方式仅给出了单一的目标（滑块）控制方式，并未述及对二个以上控制目标的联动速差精确控制内容。

为了提高延伸率的控制精度，入出口张力辊组中每个辊子的驱动也有采用行星差动齿轮组装置，参见附图1～3。附图1是行星差动齿轮系示意图，图中行星差动齿轮系由太阳轮2，差动轮5，行星环3和行星轮1.1、行星轮1.2、行星轮1.3组成。其中太阳轮2与主传动轴相连接，太阳轮输出速度n₂为主轴速度。差动轮5与差动轴相连接，输出速度n为差动轴速度。行星环3连接差动轮5和三个行星轮（1.1、1.2、1.3），并将差动轮速度n传递给行星轮。当将三个行星轮（1.1、1.2、1.3）连接为一体时，则一体化的行星轮输出速度为行星轴速度n₄，因此，图1所示的行星轴速度 (行星差动齿轮速度) n₄ =(主轴速度)n₂+(差动轴速度)n。

利用行星差动齿轮系组成的延伸率控制系统如图2和图3所示，该系统主要由入口张力辊组（R₁、R₂）、拉弯矫直机、出口张力辊组（R₃、R₄）组成。其中入出口四支张力辊由一台主传动电机M和四套行星差动齿轮组组成（图3），主传动电机M驱动主轴6，主轴6与分别与各行星差动齿轮组中的太阳轮相连接，四台差动电机（M₁、M₂、M₃、M₄）分别驱动各行星差动齿轮组中的差动轴，各差动轴分别同各差动轮相连接，各行星差动齿轮组中的一体化行星轮的输出驱动各张力辊，带动张力辊旋转，图3中，各个太阳轮速度由一台主传动电机M驱动的主轴速度决定，因此各个太阳轮速度不能独立调节，但各个差动电机驱动各自的差动轴，所以各个差动轴速度可以分别独立调节。

利用图3所示系统，可对外观有缺陷的钢带，通过一系列辊道进行弯曲、拉伸等工序来得到外观平整无缺陷的钢带。通过对图3所示系统中四台差动电机及主传动电机的动态精确控制，可实现带钢的延伸率高精度控制。图3所示拉矫机组包括：入口张力辊组R₁和R₂、拉弯矫直机、出口张力辊组R₃和R₄；所述入出口四支张力辊（R₁～R₄）由一台主传动电机M和四套行星差动齿轮组组成，主传动电机M驱动主轴，主轴通过齿轮分别与各行星差动齿轮组中的太阳轮相连接，四台差动电机（M₁～M₄）分别驱动四个差动轴，所述差动轴分别与各行星差动齿轮组中的差动轮相连接，各行星差动齿轮组中的一体化行星轮的输出端分别驱动四支张力辊旋转；四个行星差动齿轮组中的各个太阳轮速度由主传动电机驱动的主轴速度决定，各个太阳轮速度不能独立调节，而各个差动电机驱动各自的差动轴，所以各个差动轴速度可以独立调节。本系统在生产过程中的工艺参数需要动态调节，达到带钢实际延伸率ε和带钢张力稳定效果，然而现有的公知技术或公开文献中，并未见针对该系统可行的稳定带钢实际延伸率ε以及带钢张力的自适应控制方法。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术提出问题，设计一种行星差动延伸率控制方法，是针对背景技术（图3）所示系统的稳定带钢实际延伸率ε和带钢张力控制方法，所述方法的核心控制目标是：当带钢速度基准设定值变化时，或者是当为了改变任意相邻张力辊之间的张力大小，调节各差动电机速度时，均可自动匹配入出口四支张力辊的速度设定值，让实际延伸率ε保持不变，同时保证相邻张力辊之间的张力分配关系不变；当延伸率ε设定值改变时，可自动匹配入出口四支张力辊的速度设定值，确保实际延伸率ε随着设定延伸率ε的变化而变化，同时还要保证相邻张力辊之间的张力分配关系不变。当操作人员调节参数时，自动匹配各个速度设定值，保持其它参数不变，方便操作人员操作。

本发明的技术方案是：一种行星差动延伸率控制方法，是对于采用行星差动延伸率控制的拉矫机组，当生产参数处于动态调节时，稳定带钢实际延伸率ε和带钢张力的控制方法；所述采用行星差动延伸率控制的拉矫机组包括二支入口张力辊组、拉弯矫直机、二支出口张力辊组；有一台主传动电机通过主轴与齿轮分别驱动各行星差动齿轮组中的太阳轮，还有四台差动电机分别驱动各行星差动齿轮组中的差动轮，各行星差动齿轮组中的一体化行星轮的输出端分别驱动四支张力辊；

设定：

主轴与四个太阳轮之间的传动比为i_zi、各太阳轮主轴线速度为V_zi(i=1～4)；

四台差动电机分别驱动四个差动轴，四个差动轴与各自差动轮之间的传动比为i_ci、四个差动轴线速度为V_ci(i=1～4)；

四个张力辊（R₁～R₄）的辊径分别为D₁～D₄；

各个行星轴线速度分别为V₁～V₄；

带钢速度设定值为V_s；

主轴和差动轴速度分配系数为K；

入出口张力辊组之间速度延伸率为ε，                                                ；

入出口张力辊组之间张力调节系数为F；

入口张力辊组之间张力调节系数为F₁；

出口张力辊组之间张力调节系数为F₂；

定义张力辊R₂作为主速度辊，所述主速度辊线速度为V₂，其余张力辊（R₁、R₃、R₄）是从速度辊；

其特征在于：分别设置1#～6#算法模块，还有7#赋值模块，其中：1#算法模块是主轴和差动轴速度分配算法模块、2#算法模块是主轴线速度算法模块、3#算法模块是差动轴线速度算法模块、4#算法模块是入口张力辊组之间张力调节系数算法模块、5#算法模块是出口张力辊组之间张力调节系数算法模块、6#算法模块是入出口张力辊组之间张力调节系数算法模块、7#赋值模块是参数初始化赋值模块；稳定带钢实际延伸率ε和带钢张力的控制方法如下：

⑴        分解主轴设定线速度和差动轴设定线速度，由1#算法模块计算主轴和差动轴速度分配系数K，设定，V_c2=V_s×K，式中：V_ce是差动轴线速度，V_ze是主轴线速度，所计算的K值及V_c3值是主速度辊的速度基准设定值，也是行星差动齿轮组延伸率系统的速度基准值；

⑵        由2#算法模块计算驱动各太阳轮的主轴线速度，主速度辊R₂的主轴线速度计算公式为V_z2=V_s×(1-K)；将其它从速度辊的太阳轮速度都折算到主轴，并以主速度辊R₂为基准，计算公式为：

其作用是考虑到模块的适用性，所以模块参数采用形参方式，同时考虑到长时间生产后，各个张力辊需要对辊面进行修磨，经过修模后会造成各个辊的实际辊径不同，这会造成各个行星轴输出的辊面线速度偏差，通过此计算模块可以修正这些偏差；

⑶      由3#算法模块计算每支辊子的差动轴线速度，其中主速度辊R₂的差动轴线速度如第⑴步所述，其余各辊差动轴线速度计算公式为V_ci=V_i-V_zi，(i=1，3，4)；

其作用是计算各个差动轴的速度设定值，达到系统延伸率控制的要求；

⑷      由4#算法模块计算入口张力辊组之间张力调节系数F₁和张力辊R₁行星轴线速度V₁；

当V₂为定值且调节V_c1值时，，V₁=V_z1+V_c1；

当V_c1值停止调节时，保存此时刻的F₁值，此时V₁=V₂×F₁；

其作用是通过改变张力辊R₁与张力辊R₂之间的速度比率关系V₁=V₂×F₁，通过这种手段控制它们之间的带钢张力大小，当F₁增加时，它们之间带钢张力减少；当F₁减少时，它们之间带钢张力增加，在保证速度V₂不变的前提下，通过调节V_c1值的大小来实现F₁值的增减；

⑸      由5#算法模块计算出口张力辊组之间张力调节系数F₂和张力辊R₄行星轴线速度V₄；

当调节V_c4值时，，V₄=V_z4+V_c4；

当V_c4值停止调节时，保存此时刻的F₂值，此时V₄=V₃×F₂；

其作用是通过改变张力辊R₃与张力辊R₄之间的速度比率关系V₄=V₃×F₂，通过这种手段控制它们之间的带钢张力大小，当F₂增加时，它们之间带钢张力增加；当F₂减少时，它们之间带钢张力减少，在保证速度V₃不变的前提下，通过调节V_c4值的大小来实现F₂值的增减；

⑹      由6#算法模块计算入出口张力辊组之间张力调节系数F和张力辊R₃行星轴线速度V₃；

当调节V_c2值时，；V₃=V_z3+V_c3,V₂=V_z2+V_c2  

当V_c3值停止调节时，保存此时刻的F值，此时V₃=V₂×F×(1+ε)；

当控制方式为延伸率控制方式时F=1；

当控制方式为张力控制方式时ε=0；

其作用是通过改变张力辊R₂与张力辊R₃之间的速度比率关系。V₃=V₂×F×(1+ε)，其中V₂=V_s，通过这种手段控制它们之间的带钢张力大小，当F增加时，张力辊R₂与张力辊R₃之间的带钢张力增加；当F减少时，张力辊R₂与张力辊R₃之间的带钢张力减少，在保证速度V₃不变的前提下，通过调节V_c3值的大小来实现F值的增减；

⑺      由7#赋值模块对各计算参数进行初始化赋值；其中入出口张力辊组之间速度延伸率ε的初始值为0，入出口张力辊组之间张力调节系数F、入口张力辊组之间张力调节系数F₁和出口张力辊组之间张力调节系数F₂的初始值均为1；

其作用是将相关参数初始化到一个合理值，用于程序第一次执行或者由于人员误操作后，关键参数快速恢复到一个缺省值。

本发明的有益效果是：

⑴      当带钢速度基准设定值V_s按需要变化时，可自动匹配入出口四支张力辊的速度（V₁～V₄）值，并保持ε，F，F₁和F₂的值不变；当改变ε、F、F₁、F₂四个参数中的任一个参数值时，亦可自动匹配入出口四支张力辊的速度（V₁～V₄）值，并保持ε、F、F₁、F₂四个参数中的其它三个参数值不变，大大提高了延伸率的控制精度。

⑵      本发明是将带钢设定速度根据1#算法模块分解为主速度辊的主轴设定线速度和差动轴设定线速度，根据2#、3#算法模块计算出差动轴速度设定值，再根据4#～6#算法模块计算出系数F，F₁，F₂，再利用这些系数调节相邻张力棍之间的张力。算法过程简单易行。

⑶      本发明的优点是当操作人员调节参数时，可自动匹配各个速度设定值，保持其它参数不变，方便操作人员操作。

附图说明

图1是现有行星差动齿轮组结构原理示意图；

图2是行星差动齿轮组延伸率控制系统原理图；

图3是为本发明行星差动齿轮组延伸率控制系统示意图。

图中标记：1.1—行星轮，1.2—行星轮，1.3—行星轮，2—太阳轮，3—行星环，4—三个行星轮组成的一体化行星轮，5—差动轮，6—主传动轴，7—差动轴，8—单台行星差动齿轮组，9—行星轴，V₁～V₄—行星轴线速度，R₁～R₄—张力辊，M—主传动电机，M₁～M₄—差动电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案的实施作进一步详细描述：

图1是行星差动齿轮组结构原理图，主要由太阳轮2，差动轮5，行星环3，行星轮（1.1～1.3）组成。太阳轮2与主传动轴6相连接，输出速度为主轴速度。差动轮5与差动轴7相连接，输出速度为差动轴速度。3为行星环，它连接差动轮和行星轮，并将差动轮速度传递给行星轮，将三个行星轮连接一体，则一体化行星轮的输出速度为行星轴速度，由图1可知，太阳轮旋转带动行星轮旋转，差动轮旋转通过行星环带动行星轮旋转，行星轮输出行星差动齿轮速度，如果太阳轮和差动轮同时旋转，那么行星轮即沿着太阳轮旋转又沿着行星环内圈旋转，行星轴输出速度为主轴速度与差动轮速度之和。即行星轴速度(行星差动齿轮速度)=主轴速度+差动轴速度。

行星差动齿轮组延伸率控制系统如图2所示，系统主要由入口张力辊组、拉弯矫直机和出口张力辊组组成。

如图3所示的行星差动齿轮组延伸率控制系统，入出口张力辊组由变频电机和多套行星差动齿轮组成。主传动电机驱动主轴，主轴同太阳轮相连接，它们之间的齿轮差动比分别为i_z1，i_z2，i_z3，i_z4；差动电机驱动差动轴，差动轴同差动轮相连接，它们之间的齿轮差动比分别为i_c1，i_c2，i_c3，i_c4；行星轮输出驱动张力辊，带动张力辊旋转，张力辊的辊径分别为D₁，D₂，D₃，D₄。从图中还可看出，各个太阳轮速度由主传动电机驱动的主轴速度决定，各个太阳轮速度不能独立调节，而各个差动电机驱动各自的差动轴，所以各个差动轴速度可以独立调节。

延伸率控制过程是：对外观有缺陷的钢带，通过一系列辊道进行弯曲、拉伸等工序来得到外观平整无缺陷的钢带。控制拉伸的程度或者说比率，称作延伸率控制。延伸率公式一般通过入出口速度实际值来表示。即：

参考附图2和附图3，本发明的目的是解决了采用行星差动延伸率控制方法的拉矫机组，当生产参数处于动态调节时，造成带钢实际延伸率ε和带钢张力不稳的问题。

为实现本发明目的所采取的控制目标是：当带钢速度基准设定值变化时，自动匹配V₁、V_2、V₃和V₄的速度设定值，让实际延伸率ε保持不变，同时还要保证相邻张力辊之间的张力分配关系不变。

当为了改变任意相邻张力辊之间的张力大小，调节相关V_ci(i=1,2,3,4)时，自动匹配V₁、V_2、V₃和V₄的速度设定值，让实际延伸率ε保持不变，同时还要重新建立相邻张力辊之间的张力分配关系。

当延伸率ε设定值改变时，自动匹配V₁、V_2、V₃和V₄的速度设定值，让实际延伸率ε随着设定延伸率ε的变化而变化，同时还要保证相邻张力辊之间的张力分配关系不变。

图2、图3所示的采用行星差动延伸率控制的拉矫机组包括二支入口张力辊组R₁和R₂、拉弯矫直机、二支出口张力辊组R₃和R₄；有一台主传动电机M通过主轴6与齿轮分别驱动各行星差动齿轮组中的太阳轮，还有四台差动电机（M₁～M₄）分别驱动各行星差动齿轮组中的差动轮，各行星差动齿轮组中的一体化行星轮的输出端分别驱动四支张力辊（R₁～R₄）。

为便于说明实施方案，本实施例中，对有关参数做如下设定：

主轴与四个太阳轮之间的传动比为i_zi、各太阳轮主轴线速度为V_zi(i=1～4)；

四台差动电机分别驱动四个差动轴，四个差动轴与各自差动轮之间的传动比为i_ci、四个差动轴线速度为V_ci(i=1～4)；

四个张力辊（R₁～R₄）的辊径分别为D₁～D₄；本实施例中（D₁～D₄）的尺寸均为1250mm；

主轴6同各行星差动齿轮组的太阳轮相连接，主轴6与太阳轮折算到张力辊轴之间的齿轮传动比分别为i_z1=145.997，i_z2=145.863，i_z3=145.744，i_z4=145.940；

各差动轴同差动轮相连接，差动轴折算到张力辊轴之间的齿轮传动比分别为i_c1=1626.427，i_c2=1657.819，i_c3=1657.819，i_c4=1647.94；

各个行星轴线速度分别为V₁～V₄；

带钢速度设定值为V_s；

主轴和差动轴速度分配系数为K；

入出口张力辊组之间速度延伸率为ε，；

入出口张力辊组之间张力调节系数为F；

入口张力辊组之间张力调节系数为F₁；

出口张力辊组之间张力调节系数为F₂；

定义张力辊R₂作为主速度辊，所述主速度辊线速度为V₂，其余张力辊（R₁、R₃、R₄）是从速度辊；本实施例中，当主电机转速n_ze=1000rmp时，对应的主轴速度线速度V_ze=25m/min)。当差动电机转速n_ce=1500rmp时，对应的差动轴线速度为V_ce=5m/min。

本发明的行星差动延伸率控制方法包括：

分别设置1#～6#算法模块，还有7#赋值模块，其中：1#算法模块是主轴和差动轴速度分配算法模块、2#算法模块是主轴线速度算法模块、3#算法模块是差动轴线速度算法模块、4#算法模块是入口张力辊组之间张力调节系数算法模块、5#算法模块是出口张力辊组之间张力调节系数算法模块、6#算法模块是入出口张力辊组之间张力调节系数算法模块、7#赋值模块是参数初始化赋值模块；稳定带钢实际延伸率ε和带钢张力的控制方法如下：

⑴        分解主轴设定线速度和差动轴设定线速度，由1#算法模块计算主轴和差动轴速度分配系数K，设定，V_c2=V_s×K，此处算出的K值及V_c2值是主速度辊的速度基准设定值，也是行星差动齿轮组延伸率系统的速度基准值；根据前述实施例给定值，本处计算出K=0.167。

⑵        

⑶        由2#算法模块计算驱动各太阳轮的主轴线速度，主速度辊R₂的主轴线速度计算公式为V_z2=V_s×(1-K)；将其它从速度辊的太阳轮速度都折算到主轴，并以主速度辊R₂为基准，计算公式为：

其作用是考虑到模块的适用性，所以模块参数采用形参方式，同时考虑到长时间生产后，各个张力辊需要对辊面进行修磨，经过修模后会造成各个辊的实际辊径不同，这会造成各个行星轴输出的辊面线速度偏差，通过此计算模块可以修正这些偏差；根据前述实施例给定值，本处计算出V_z2=0.833V_s,V_z1=0.9991V_z2,V_z2=1.001V_z2,V_z4=0.9995V_z2。

⑷        

⑸        由3#算法模块计算每支辊子的差动轴线速度，其中主速度辊R₂的差动轴线速度V_c2如第⑴步所述，其余各辊差动轴线速度计算公式为V_ci=V_i-V_zi，(i=1，3，4)；其作用是计算各个差动轴的速度设定值，达到系统延伸率控制的要求；根据前述设定参数，本实施例中计算出：

V_c2=0.167V_s，V_c1=V₁-0.8255V_s，V_c3=V₃-0.8338V_s，V_c4=V₄-0.8288V_s。

⑷由4#算法模块计算入口张力辊组之间张力调节系数F₁和张力辊R₁行星轴线速度V₁；

当V₂为定值且调节V_c1值时， ，V₁=V_z1+V_c1；

当V_c1值停止调节时，保存此时刻的F₁值，此时V₁=V₂×F₁；

其作用是通过改变张力辊R₁与张力辊R₂之间的速度比率关系V₁=V₂×F₁，通过这种手段控制它们之间的带钢张力大小，当F₁增加时，它们之间带钢张力减少；当F₁减少时，它们之间带钢张力增加，在保证速度V₂不变的前提下，通过调节V_c1值的大小来实现F₁值的增减。

⑸由5#算法模块计算出口张力辊组之间张力调节系数F₂和张力辊R₄行星轴线速度V₄；

当调节V_c4值时，，V₄=V_z4+V_c4；

当V_c4值停止调节时，保存此时刻的F₂值，此时V₄=V₃×F₂；

其作用是通过改变张力辊R₃与张力辊R₄之间的速度比率关系V₄=V₃×F₂，通过这种手段控制它们之间的带钢张力大小，当F₂增加时，它们之间带钢张力增加；当F₂减少时，它们之间带钢张力减少，在保证速度V₃不变的前提下，通过调节V_c4值的大小来实现F₂值的增减。

⑹由6#算法模块计算入出口张力辊组之间张力调节系数F和张力辊R₂行星轴线速度V₂；

当调节V_c2值时， ； V₂=V_z2+V_c2。

当V_c3值停止调节时，保存此时刻的F值，此时V₃=V₂×F×(1+ε)，其中V₂=V_s ；当控制方式为延伸率控制方式时F=1，当控制方式为张力控制方式时ε=0；

其作用是通过改变张力辊R₂与张力辊R₃之间的速度比率关系V₃=V₂×F×(1+ε)，其中V₂=V_s ，通过这种手段控制它们之间的带钢张力大小。当F增加时，张力辊R₂与张力辊R₃之间的带钢张力增加；当F减少时，张力辊R₂与张力辊R₃之间的带钢张力减少。在保证速度V₃不变的前提下，通过调节V_c3值的大小来实现F值的增减；

⑺由7#赋值模块对各计算参数进行初始化赋值；其中入出口张力辊组之间速度延伸率ε的初始值为0，入出口张力辊组之间张力调节系数F、入口张力辊组之间张力调节系数F1和出口张力辊组之间张力调节系数F2的初始值均为1；

其作用是将相关参数初始化到一个合理值，用于程序第一次执行或者由于人员误操作后，关键参数快速恢复到一个缺省值。

本发明的优点是当操作人员调节参数时，自动匹配各个速度设定值，保持其它参数不变，方便操作人员操作。

传统方式的由4个张力辊分别由4套齿轮箱和4台变频电机分别控制各自张力辊速度控制系统，如要改变延伸率，只需改变R₂辊和R₃辊的速度即可，当主电机转速为1500rpm，对应的线速度为30m/min，当生产速度为30m/min，延伸率改变0.2%时，主电机速度改变3rmp。

若采用本发明行星差动齿轮控制系统，同样在主电机转速为1500rmp时，主轴速度对应的线速度为25m/min，差动电机转速为1500rpm，差动轴对应的速度为5m/min。当生产速度为30m/min，延伸率改变0.2%时，主轴速度不变，差动电机速度改变18rmp。从这个例子可以看出，本发明控制系统精度是前一种控制精度的6倍。

以下是本发明行星差动延伸率控制方法与不调节V_c1～V_c4的行星差动齿轮控制方法相关控制参数及结果比较表：

表1:为了简化比较，我们假定各个相邻张力辊之间的张力调整系数都为1。

表2：如果速度改变，不调节V_c1～V_c4，ε从1%变化为0.55%，并且相邻辊之间的张力也产生变化

表3：采用本发明控制方法，ε和相邻辊之间的张力关系都没有变化

通过上述例子，可以看到，如果带钢生产速度变化，按照工艺要求操作人员几乎就不可能精确调整V_c1～V_c4的参数值。这还不考虑速度变化过程中，相邻张力辊之间张力分配系数不为1等复杂情况，采用本发明模型控制生产中的动态过程，在生产高质量板型的带钢过程中会大大提高带钢产品的加工合格率。

以上仅为本发明的实施例，但并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种行星差动延伸率控制方法，是对于采用行星差动延伸率控制的拉矫机组，当生产参数处于动态调节时，稳定带钢实际延伸率ε和带钢张力的控制方法；所述采用行星差动延伸率控制的拉矫机组包括二支入口张力辊组、拉弯矫直机、二支出口张力辊组；有一台主传动电机通过主轴与齿轮分别驱动各行星差动齿轮组中的太阳轮，还有四台差动电机分别驱动各行星差动齿轮组中的差动轮，各行星差动齿轮组中的一体化行星轮的输出端分别驱动四支张力辊；

设定：

主轴与四个太阳轮之间的传动比为i_zi、各太阳轮主轴线速度为V_zi(i=1～4)；

四台差动电机分别驱动四个差动轴，四个差动轴与各自差动轮之间的传动比为i_ci，四个差动轴线速度为V_ci(i=1～4)；

四个张力辊（R₁～R₄）的辊径分别为D₁～D₄；

各个行星轴线速度分别为V₁～V₄；

带钢速度设定值为V_s；

主轴和差动轴速度分配系数为K；

入出口张力辊组之间速度延伸率为ε，ε={(V₃-V₂)/V₂}×100%；

入出口张力辊组之间张力调节系数为F；

入口张力辊组之间张力调节系数为F₁；

出口张力辊组之间张力调节系数为F₂；

定义张力辊R₂作为主速度辊，所述主速度辊线速度为V₂，其余张力辊（R₁、R₃、R₄）是从速度辊；

其特征在于：分别设置1#～6#算法模块，还有7#赋值模块，其中：1#算法模块是主轴和差动轴速度分配算法模块、2#算法模块是主轴线速度算法模块、3#算法模块是差动轴线速度算法模块、4#算法模块是入口张力辊组之间张力调节系数算法模块、5#算法模块是出口张力辊组之间张力调节系数算法模块、6#算法模块是入出口张力辊组之间张力调节系数算法模块、7#赋值模块是参数初始化赋值模块；稳定带钢实际延伸率ε和带钢张力的控制方法如下：

分解主轴设定线速度和差动轴设定线速度，由1#算法模块计算主轴和差动轴速度分配系数K，设定K=V_ce/(V_ze+V_ce)，V_c2=V_s×K，式中：V_ce是差动轴线速度，V_ze是主轴线速度，所计算的K值及V_c3值是主速度辊的速度基准设定值，也是行星差动齿轮组延伸率系统的速度基准值；

由2#算法模块计算驱动各太阳轮的主轴线速度，主速度辊R₂的主轴线速度计算公式为V_z2=V_s×(1-K)；将其它从速度辊的太阳轮速度都折算到主轴，并以主速度辊（R₂）为基准，计算公式为：

V_z1=V_z2×(i_z2/i_z1)×(D₁/D₂)，V_z3=V_z2×(i_z2/i_z3)×(D₃/D₂)，V_z4=V_z2×(i_z2/i_z4)×(D₄/D₂) ；

其作用是考虑到模块的适用性，所以模块参数采用形参方式，同时考虑到长时间生产后，各个张力辊需要对辊面进行修磨，经过修模后会造成各个辊的实际辊径不同，这会造成各个行星轴输出的辊面线速度偏差，通过此计算模块可以修正这些偏差；

由3#算法模块计算每支辊子的差动轴线速度，其中主速度辊R₂的差动轴线速度如第⑴步所述，其余各辊差动轴线速度计算公式为V_ci=V_i-V_zi(i=1，3，4)；

其作用是计算各个差动轴的速度设定值，达到系统延伸率控制的要求；

由4#算法模块计算入口张力辊组之间张力调节系数F₁和张力辊R₁行星轴线速度V₁；

当V₂为定值且调节V_c1值时，F₁=(V_z1+V_c1)/V₂，V₁=V_z1+V_c1；

当V_c1值停止调节时，保存此时刻的F₁值，此时V₁=V₂×F₁；

其作用是通过改变张力辊R₁与张力辊R₂之间的速度比率关系V₁=V₂×F₁，通过这种手段控制它们之间的带钢张力大小，当F₁增加时，它们之间带钢张力减少；当F₁减少时，它们之间带钢张力增加，在保证速度V₂不变的前提下，通过调节V_c1值的大小来实现F₁值的增减；

由5#算法模块计算出口张力辊组之间张力调节系数F₂和张力辊R₄行星轴线速度V₄；

当调节V_c4值时，F₂=(V_z4+V_c4)/V₃，V₄=V_z4+V_c4；

当V_c4值停止调节时，保存此时刻的F₂值，此时V₄=V₃×F₂；

其作用是通过改变张力辊R₃与张力辊R₄之间的速度比率关系V₄=V₃×F₂，通过这种手段控制它们之间的带钢张力大小，当F₂增加时，它们之间带钢张力增加；当F₂减少时，它们之间带钢张力减少，在保证速度V₃不变的前提下，通过调节V_c4值的大小来实现F₂值的增减；

由6#算法模块计算入出口张力辊组之间张力调节系数F和张力辊R₃行星轴线速度V₃；

当调节V_c2值时，F=(V_z3+V_c3)/V₂；V₃=V_z3+V_c3,V₂=V_z2+V_c2；

当V_c3值停止调节时，保存此时刻的F值，此时V₃=V₂×F×(1+ε)；

当控制方式为延伸率控制方式时F=1；

当控制方式为张力控制方式时ε=0；

其作用是通过改变张力辊R₂与张力辊R₃之间的速度比率关系，                                               V₃=V₂×F×(1+ε)，其中V₂=V_s，通过这种手段控制它们之间的带钢张力大小；当F增加时，张力辊R₂与张力辊R₃之间的带钢张力增加；当F减少时，张力辊R₂与张力辊R₃之间的带钢张力减少；在保证速度V₃不变的前提下，通过调节V_c3值的大小来实现F值的增减；

由7#赋值模块对各计算参数进行初始化赋值；其中入出口张力辊组之间速度延伸率ε的初始值为0，入出口张力辊组之间张力调节系数F、入口张力辊组之间张力调节系数F₁和出口张力辊组之间张力调节系数F₂的初始值均为1；

其作用是将相关参数初始化到一个合理值，用于程序第一次执行或者由于人员误操作后，关键参数快速恢复到一个缺省值。