CN104971951A - 一种可逆轧机的传动速度控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷轧技术领域，提供了一种可逆轧机的传动速度控制方法和系统，其中所述方法包括获取当前采样时刻的传动速度设定值A，如果所述传动速度设定值A相比上一时刻轧机的传动速度设定值B发生了阶跃变化，则确定由所述传动速度设定值B调整为所述传动速度设定值A的圆整时间和预定加速度，并根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值，计算轧机的加速转矩；采用比例积分控制器计算调速转矩；求和所述调速转矩、加速转矩和空载转矩得到总转矩设定值，并传递给变频器，由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制。本发明实施例减小了对传动设备的冲击，还考虑了轧机空载时的转矩和加速转矩，提高转矩总设定值的精度。

Description

一种可逆轧机的传动速度控制方法和系统

【技术领域】

本发明涉及轧机传动控制技术领域，特别是涉及一种可逆轧机的传动速度控制方法和系统。

【背景技术】

现代轧钢工业对产品的质量要求越来越高，从而对轧机主传动控制系统提出了高精度和高动态性能的技术要求。得益于电力电子技术和工业控制器水平的不断提升，如果采用高性能的传动控制方法，现代轧机主传动系统控制性能完全可以满足严苛的要求。

在现代轧机主传动系统中，交流电机逐渐取代直流电机成为主流，控制系统都采用了全数字化的交流电机变频器和可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller，简称：PLC)，高性能的控制系统是一个由速度外环和转矩内环构成的双闭环控制系统，其中转矩内环使用变频器完成，目前先进的转矩控制采用矢量控制技术或直接转矩控制技术，可以提供高精度高响应速度的转矩控制性能。而速度外环、转矩计算和改善性能的补偿函数功能都在PLC中编程完成，最终计算出轧机传动的总转矩设定值，发送给变频器装置，即可实现轧机主传动的控制。

速度外环是一个转速调节器，一般采用一个比例积分(ProportionalIntegral，简写为PI)控制器完成，PI控制器的输入量是速度设定值和实际值的偏差，输出的是调速转矩值。高精度的传动转矩计算还必须考虑轧制中出现的各种转矩，包括轧机空载时的转矩和加减速阶段的动态转矩。

在带钢一个道次的轧制过程中，存在多次加减速过程，当传动速度设定值发生阶跃变化时，传动速度控制器输出的控制量会有很大波动，进而对传动设备造成较大的冲击，严重时可能造成系统振荡，变得不稳定。因此速度设定值需要进行平滑处理，再通往速度控制器。

许多单机架可逆轧机采用上下辊单独传动的控制方式，在实际生产过程中，由于受到工作辊辊径、带钢与轧辊辊面的摩擦系数、冷却条件、乳化液润滑情况等诸多因素的影响，很难保证上下辊线速度实际值完全一致，特别是在动态过程中更为明显。这种情况会造成上下辊传动电机负荷的不平衡，电机容易过热。因此，实际轧制时需要进行负荷平衡补偿，以最小化上下辊转矩差，提高传动控制的稳定性。

综上所述，提供一种高性能的单机架可逆轧机的主传动控制方法，提高控制系统精度并保证良好的稳定性，是单机架轧机生产过程中的现实需求。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种可逆轧机的传动速度控制方法。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种可逆轧机的传动速度控制方法。

本发明采用如下技术方案：

一种可逆轧机的传动速度控制方法，控制装置接收上级系统发送来的轧制过程中的传动速度设定值，然后进行处理，所述方法包括：

获取当前采样时刻的传动速度设定值A，如果所述传动速度设定值A相比上一时刻轧机的传动速度设定值B发生了阶跃变化，则确定由所述传动速度设定值B调整为所述传动速度设定值A的圆整时间和预定加速度，并根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值；

根据所述传动速度设定值A和采样得到的实际速度值，采用比例积分控制器计算调速转矩；

根据所述加速度设定值和轧机的惯量，计算轧机的加速转矩；

根据存储的空载转矩，求和所述调速转矩、加速转矩和空载转矩得到总转矩设定值，并传递给变频器；

所述变频器在接收到所述总转矩设定值时，由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制。

优选的，所述根据所述加速度和轧机的惯量，计算轧机的加速转矩，具体为：

利用公式M_acc＝A_change×J_stand，计算获取轧机的加速转矩，其中，M_acc为加速转矩，J_stand为轧机惯量。

优选的，所述圆整时间和预定加速度的设置方式包括：由技术人员预先设置。

优选的，所述根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值，具体包括：

计算在圆整时间内，加速度值从零加速到所述预设加速度所需的匀加加速度值；并根据采样时间的大小，计算所述圆整时间所包含的采样时间次数；根据所述匀加加速度计算所述过渡过程中，在各采样时间上的速度和加速度作为相应的速度设定值和加速度设定值。

优选的，所述由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制，具体包括：

所述变频器连接轧机传动装置，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置提供的电能；所述在获取到有变频器控制提供的所述电能后，产生所述总转矩值。

优选的，所述方法还包括：

计算上下传动辊转矩实际值的差值，使用比例积分控制器计算负荷平衡修正值；分别计算上传动辊和下传动辊的速度负荷平衡的转速修正值，并附加到相应上下传动辊的转速设定值上去。

另一方面，本发明实施例还提供了一种可逆轧机的传动速度控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制装置、变频器和轧机传动装置，其中，所述控制装置接收上级系统发送来的轧制过程中的传动速度设定值，然后进行处理，具体的：

所述控制装置，用于获取当前采样时刻的传动速度设定值A，如果所述传动速度设定值A相比上一时刻轧机的传动速度设定值B发生了阶跃变化,则确定由所述传动速度设定值B调整为所述传动速度设定值A的圆整时间和预定加速度，并根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值；根据所述传动速度设定值A和采样得到的实际速度值，采用比例积分控制器计算调速转矩；根据所述加速度设定值和轧机的惯量，计算轧机的加速转矩；根据存储的空载转矩，求和所述调速转矩、加速转矩和空载转矩得到总转矩设定值，并传递给变频器；

所述变频器，用于将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置提供的电能值；

所述轧机传动装置，用于在获取到有变频器控制提供的所述电能后，推动轧机传动辊转动。

优选的，所述根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值，则所述控制装置还用于：

计算在圆整时间内，加速度值从零加速到所述预设加速度所需的匀加加速度值；并根据采样时间的大小，计算所述圆整时间所包含的采样时间次数；根据所述匀加加速度计算所述过渡过程中，在各采样时间上的速度和加速度作为相应的速度设定值和加速度设定值。

优选的，所述由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制，具体包括：

所述变频器连接轧机传动装置，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置提供的电能；所述轧机传动装置，用于在获取到有变频器控制提供的所述电能后，推动轧机传动辊转动。优选的，所述方法还包括：计算上下传动辊转矩实际值的差值，使用比例积分控制器计算负荷平衡修正值；分别计算上传动辊和下传动辊的速度负荷平衡的转速修正值，并附加到相应上下传动辊的转速设定值上去。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明实施例减小了对传动设备的冲击，另外还考虑了轧机空载时的转矩和加速转矩，最终得到了高精度的转矩总设定值，可取得良好的控制效果。

【附图说明】

图1是本发明实施例提供的一种可逆轧机的传动速度控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种可逆轧机的传动速度控制系统的架构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种生成调速转矩方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种用于调整上下传动辊负荷平衡的方法流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种可逆轧机的传动速度控制方法的流程示意图；

图6是本发明实施例提供的一种速度设定值曲线示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

如图1所示，本发明实施例1提供了一种可逆轧机的传动速度控制方法，控制装置接收上级系统发送来的轧制过程中的传动速度设定值，然后进行处理，所述方法包括：

在步骤201中，获取当前采样时刻的传动速度设定值A，如果所述传动速度设定值A相比上一时刻轧机的传动速度设定值B发生了阶跃变化，则确定由所述传动速度设定值B调整为所述传动速度设定值A的圆整时间和预定加速度。

在步骤202中，根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值。

在步骤203中，根据所述传动速度设定值A和采样得到的实际速度值，采用比例积分控制器计算调速转矩。

在步骤204中，根据所述加速度设定值和轧机的惯量，计算轧机的加速转矩。

在步骤205中，根据存储的空载转矩，求和所述调速转矩、加速转矩和空载转矩得到总转矩设定值，并传递给变频器。

在步骤206中，所述变频器在接收到所述总转矩设定值时，由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制。

本发明实施例减小了对传动设备的冲击，另外还考虑了轧机空载时的转矩和加速转矩，最终得到了高精度的转矩总设定值，可取得良好的控制效果。

优选的，所述根据所述加速度和轧机的惯量，计算轧机的加速转矩，具体为：

利用公式M_acc＝A_change×J_stand，计算获取轧机的加速转矩，其中，M_acc为加速转矩，J_stand为轧机惯量。

优选的，所述圆整时间和预定加速度的设置方式包括：由技术人员预先设置。

优选的，所述根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值，具体包括：

计算在圆整时间内，加速度值从零加速到所述预设加速度所需的匀加加速度值；并根据采样时间的大小，计算所述圆整时间所包含的采样时间次数；根据所述匀加加速度计算所述过渡过程中，在各采样时间上的速度和加速度作为相应的速度设定值和加速度设定值。

优选的，所述由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制，具体包括：

所述变频器连接轧机传动装置，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置提供的电能；所述在获取到有变频器控制提供的所述电能后，产生所述总转矩值。

优选的，所述方法还包括：计算上下传动辊转矩实际值的差值，使用比例积分控制器计算负荷平衡修正值；分别计算上传动辊和下传动辊的速度负荷平衡的转速修正值，并附加到相应上下传动辊的转速设定值上去。

实施例2:

本发明实施例还提供了一种可逆轧机的传动速度控制系统，所述控制系统包括控制装置1、变频器2和轧机传动装置3，其中，所述控制装置1中存储有一系列的传动速度设定值，用于在不同的轧制阶段控制传动速度，如图2所示，具体的：

所述控制装置1，用于获取当前采样时刻的传动速度设定值A，如果所述传动速度设定值A相比上一时刻轧机的传动速度设定值B发生了阶跃变化,则确定由所述传动速度设定值B调整为所述传动速度设定值A的圆整时间和预定加速度，并根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值；根据所述传动速度设定值A和采样得到的实际速度值，采用比例积分控制器计算调速转矩；根据所述加速度设定值和轧机的惯量，计算轧机的加速转矩；根据存储的空载转矩，求和所述调速转矩、加速转矩和空载转矩得到总转矩设定值，并传递给变频器2；

所述变频器2，用于传递所述总转矩设定值给变频器2，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置3提供的电能值；

所述变频器2连接轧机传动装置3，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置3提供的电能值；

所述轧机传动装置3，用于在获取到有变频器2控制提供的所述电能后，产生所述总转矩值。

优选的，所述根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值，则所述控制装置还用于：

计算在圆整时间内，加速度值从零加速到所述预设加速度所需的匀加加速度值；并根据采样时间的大小，计算所述圆整时间所包含的采样时间次数；根据所述匀加加速度计算所述过渡过程中，在各采样时间上的速度和加速度作为相应的速度设定值和加速度设定值。

优选的，所述由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制，具体包括：

所述变频器连接轧机传动装置，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置提供的电能；所述轧机传动装置，用于在获取到有变频器控制提供的所述电能后，推动轧机传动辊转动。

优选的，所述方法还包括：计算上下传动辊转矩实际值的差值，使用比例积分控制器计算负荷平衡修正值；分别计算上传动辊和下传动辊的速度负荷平衡的转速修正值，并附加到相应上下传动辊的转速设定值上去。

实施例3:

本实施例提供了一种根据加速度计算加速度转矩值的方法，用于阐述实施例1中所涉及的，根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值，具体实现方法。

在带钢一个道次的轧制过程中，存在多次加减速阶段，当传动速度设定值发生阶跃变化时，传动速度控制器输出的控制量会有很大波动，进而对传动设备造成较大的冲击。现有技术中通常是做斜坡处理，即采用匀加速的方法将实施例1中的传动速度设定值B调整到传动速度设定值A。然而，本发明实施例提出了一种结合圆整处理的控制方法，使得速度设定值更为平滑。其中，所述圆整处理即实施例1中所述的匀加加速度方式。在本实施例中假设传动速度设定值B调整为传动速度设定值A的变化过程就包括三个阶段，在变化的起始阶段(第一阶段)和结束阶段(第三阶段)都进行圆整处理，中间阶段为斜坡处理(第二阶段)。

在轧机传动速度设定值保持不变的时候，加速度为0；而在设定值发生变化的时候，加速度的变化情况划分为三个阶段，从上到下分别表示变化过程的第一阶段、第二阶段和第三阶段中的加速度值，具体的计算公式如下：

$A_{\mathrm{change}}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{A_{\mathrm{ramp}}}{T_{\mathrm{round}}}\×t_{21}& ,0\≤t_{21}\≤T_1\\ A_{\mathrm{ramp}}& ,0\≤t_{22}\≤T_2\\ A_{\mathrm{ramp}}-\frac{A_{\mathrm{ramp}}}{T_{\mathrm{round}}}\×t_{23}& ,0\≤t_{23}\≤T_3\end{array}\right.$

式中，A_change为传动速度设定值发生变化时的加速度值；T_round为圆整时间；t₂₁、t₂₂和t₂₃分别表示变化过程第一阶段、第二阶段和第三阶段中经过的时间，在第二阶段加速度不随时间改变而改变。

根据加速度值计算加速转矩方法，具体如下：

式中，M_acc为加速转矩，J_stand为轧机惯量。其中，所述轧机惯量可在轧机调试期间通过加减速测试得到。

本实施例通过将现有技术中只通过匀加速(斜坡处理)完成传动速度设定值阶跃变化的过程，改进为由圆整阶段-斜坡阶段-圆整阶段，三个阶段构成的变速过程。从而缓冲了开始加速和结束加速时加速转矩对传动设备的冲击。

实施例4:

本实施例提供了一种生成调速转矩的方法，提供了实施例1中根据所述传动速度设定值A和采样得到的实际速度值，采用比例积分控制器计算调速转矩的具体实现方法。如图3所示，具体包括：

步骤S301，根据传动电机转速实际值计算工作辊线速度实际值。

轧机传动电机上安装有脉冲编码器可测量得到传动电机的转速实际值，经换算得到传动辊转速实际值。正常情况下轧辊之间不会发生相对滑动，即传动辊线速度等于工作辊线速度，那么可按下式计算工作辊线速度实际值V_act：

$V_{\mathrm{act}}=\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{act},\mathrm{dr}}}{r}\×\mathrm{\π}\×D_{\mathrm{dr}}$

式中，ω_act,dr为传动辊转速实际值，r为传动电机同传动辊之间的齿轮比，D_dr为传动辊直径。

步骤S302，使用比例积分控制器计算轧机传动的调速转矩。

为确保轧机传动速度的实际值达到设定值，采用了PI控制器计算轧机传动的调速转矩M_speed，如下式：

M_speed＝PI(V_set,final-V_act)

式中，PI表示比例积分控制器算法，V_set,final为传动速度设定值。

实施例6:

本实施例提供了一种用于调整上下传动辊负荷平衡的方法，所述方法适用于实施例一所描述的总转矩设定值计算的整个过程。在优选的方案中，倘若涉及本实施例的负荷平衡修正过程，则相应的总转矩设定值便需要在完成本实施例所提供的负荷平衡修正过程后重新计算总转矩值。如图4所示，本实施例方法具体包括：

步骤S401，计算上下传动辊转矩实际值的差值，并通过一阶滞后环节处理。

根据变频器2传来的上下传动辊转矩实际值M_act,ur和M_act,lr，求得两辊转矩差值ΔM_act，即：ΔM_act＝M_act,ur-M_act,lr。其中M_act,ur为上辊转矩实际值，M_act,lr为下辊转矩实际值。

然后将转矩差通过一阶滞后环节PT1进行处理，以模拟转矩内环调节的滞后特性，得到ΔM_act,pt1，其中离散的PT1环节的算法为：

$Y_n=Y_{n-1}+\frac{T_s}{T_p}\×(X_n-Y_{n-1})$

式中，X_n是ΔM_act在第n时刻值，表示当前时刻PT1环节的输入值，Y_n和Y_n-1分别为当前时刻和前一时刻PT1环节的输出值，这里，Yn是ΔM_act,pt1当前时刻的值，T_s为控制器采样时间，例如为2ms，T_p为PT1环节的时间常数，例如可以取为100ms。

步骤S402，使用死区功能块处理上下辊转矩差值。

为提高系统的稳定性，当上下辊转矩差很小的时候不进行负荷平衡处理。因此这里定义一个死区范围[-ΔM_min,ΔM_min]，该范围一般较小，例如可以取ΔM_min＝1000Nm。将ΔM_act,pt1通入死区功能块DEL，按照其值同ΔM_min相比较的结果，其输出值如下式：

$\mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{DEL}}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{act},\mathrm{pt}1}-\mathrm{\&Delta;}{M}_{\min }& \mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{act},\mathrm{pt}1}>\mathrm{\&Delta;}{M}_{\min }\\ 0& -\mathrm{\&Delta;}{M}_{\min }\&le;\mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{act},\mathrm{pt}1}\&le;\mathrm{\&Delta;}{M}_{\min }\\ \mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{act},\mathrm{pt}1}+\mathrm{\&Delta;}{M}_{\min }& \mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{act},\mathrm{pt}1}<-\mathrm{\&Delta;}{M}_{\min }\end{array}\right.$

式中，ΔM_DEL为经过死区处理后的转矩差值，在死区范围内时输出值为0，即不进行负荷平衡处理。

步骤S403，使用比例积分控制器计算负荷平衡修正值。

采用了比例积分控制器计算负荷平衡修正值，如下式：

$\mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{lb}}=\mathrm{PI}\left(\frac{\mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{DEL}}}{M_n}\right)$

式中，PI表示比例积分控制器算法，M_n为传动电机额定转矩值。

步骤S404，分别计算上传动辊和下传动辊的速度负荷平衡修正量。

以下式分别计算上下传动辊的负荷平衡修正量：

$\mathrm{\&Delta;}{V}_{\mathrm{lb},\mathrm{ur}}=-\mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{lb}}\&times;{\stackrel{\&OverBar;}{V}}_{\mathrm{act}}$

$\mathrm{\&Delta;}{V}_{\mathrm{lb},\mathrm{lr}}=\mathrm{\&Delta;}{M}_{\mathrm{lb}}\&times;{\stackrel{\&OverBar;}{V}}_{\mathrm{act}}$

式中，ΔV_lb,ur为上传动辊负荷平衡的速度修正量，ΔV_lb,lr为下传动辊负荷平衡的速度修正量，为上下传动辊线速度实际值的平均值。

经过本实施例调整，轧机的上下辊能够得到比较好的同步反馈，能够提高轧制质量的同时，提高上下辊的使用寿命。

实施例7:

本发明实施例还提供了一种集合了本发明实施例4中所提供的采用圆整和斜坡处理后，更新实时传动速度设定值的方法，该速度可以被用于记录在控制装置中，以便后续可以直接利用该传动速度设定值，而无需重复所述圆整和斜坡处理。如图5所示，所述方法具体包括：

步骤S501，按照轧机主令速度计算传动速度设定值。

单机架可逆轧机的主令速度定义为轧机出口处带钢的线速度，主令速度预先根据生产计划确定。轧机传动速度定义为轧机工作辊线速度，由于轧制过程中轧机工作辊同带钢之间存在前滑现象，轧机工作辊线速度不等于主令速度，另外还需加上负荷平衡速度修正值，速度设定值以下式计算：

$V_{\mathrm{set}}=\frac{V_{\mathrm{master}}}{S_{s\tan d}}+\mathrm{\&Delta;}{V}_{\mathrm{lb}}$

式中，V_set为轧机传动速度设定值，V_master为主令速度设定值，S_stand为轧机前滑值，一般其数值大于1.0。ΔV_lb为上下传动辊负荷平衡速度修正值的统称，计算上传动辊设定值时代表上传动辊负荷平衡速度修正值ΔV_lb,ur，计算下传动辊设定值时代表下传动辊负荷平衡速度修正值ΔV_lb,lr。

步骤S502，将传动速度设定值的变化过程分为三个变化阶段。

在带钢一个道次的轧制过程中，存在多次加减速阶段，当传动速度设定值发生阶跃变化时，传动速度控制器输出的控制量会有很大波动，进而对传动设备造成较大的冲击。因此需要将速度设定值经斜坡处理后再发往速度控制器，更进一步的做法，在速度变化的起始阶段和结束阶段进行圆整处理，使得速度设定值更为平滑。这样速度设定值的变化过程就划分为三个阶段，在变化的起始阶段和结束阶段都进行圆整处理，中间阶段为斜坡变化阶段(即恒加速度阶段)。

三个阶段的持续时间由两个参数决定：斜坡加速度A_ramp和圆整时间T_round，A_ramp>0表示为加速过程，A_ramp<0表示为减速过程，T_round为两个圆整阶段的持续时间，即：

T₁＝T₃＝T_round

当轧机传动速度设定值由V_set,1变化为V_set,2的时候，恒加速阶段的持续时间为：

$T_2=\frac{(V_{\mathrm{set},2}-V_{\mathrm{set},1})}{A_{\mathrm{ramp}}}-T_{\mathrm{round}}$

式中，T₁,T₂,T₃分别表示第一、第二、第三阶段的持续时间，选取斜坡加速度A_ramp和圆整时间T_round时需满足条件：T₂≥0，否则第一阶段和第三阶段的持续时间就达不到T_round了。

步骤S503，计算平滑后传动速度设定值。

第一个阶段为第一圆整阶段，加速度以匀加加速度从0开始变化，最终达到斜坡加速度A_ramp；第二个阶段为斜坡变化阶段，速度以恒加速度A_ramp变化；第三个阶段为第二圆整阶段，加速度以恒加加速度从斜坡加速度A_ramp开始变化，最终变为0。

以上述原则得到三个阶段中速度的变化公式：

$V_{\mathrm{smoot\; hed}}=\left\{\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{set},1}+\frac{A_{\mathrm{ramp}}\&times;t_1^2}{2T_{\mathrm{round}}}& 0\&le;t_1\&le;T_1\\ V_{\mathrm{set},1}+\frac{A_{\mathrm{ramp}}\&times;T_{\mathrm{round}}}{2}+A_{\mathrm{ramp}}\&times;t_2& 0\&le;t_2\&le;T_2\\ V_{\mathrm{set},2}-\frac{A_{\mathrm{ramp}}\&times;T_{\mathrm{rouns}}}{2}+A_{\mathrm{ramp}}\&times;t_3-\frac{A_{\mathrm{ramp}}\&times;t_3^2}{2T_{\mathrm{round}}}& 0\&le;t_3\&le;T_3\end{array}\right.$

式中，V_smoot hed为平滑后轧机传动速度设定值，从上到下分别表示变化过程第一、第二、第三阶段中平滑后轧机传动速度设定值；t₁,t₂,t₃分别表示第一、第二、第三阶段中经过的时间。

当轧机传动速度设定值发生变化时，经过上述步骤处理，传动速度设定值可十分平滑地变化。例如，当速度设定值从传动速度设定值从10m/s变化到20.9m/s，经过一段时间的稳定运行，又从20.9m/s变化到13.4m/s的过程中，使用上述方法进行处理得到的速度设定值曲线如图6所示。

步骤S504，计算最终的传动速度设定值。

当传动速度设定值保持不变时，无需进行平滑处理；而在传动速度设定值发生变化时，进行平滑处理，则最终的传动速度设定值V_set,final为：

值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可逆轧机的传动速度控制方法，其特征在于，控制装置接收上级系统发送来的轧制过程中的传动速度设定值，然后进行处理，所述方法包括：

获取当前采样时刻的传动速度设定值A，如果所述传动速度设定值A相比上一时刻轧机的传动速度设定值B发生了阶跃变化，则确定由所述传动速度设定值B调整为所述传动速度设定值A的圆整时间和预定加速度，并根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值；

根据所述传动速度设定值A和采样得到的实际速度值，采用比例积分控制器计算调速转矩；

根据所述加速度设定值和轧机的惯量，计算轧机的加速转矩；

根据存储的空载转矩，求和所述调速转矩、加速转矩和空载转矩得到总转矩设定值，并传递给变频器；

所述变频器在接收到所述总转矩设定值时，由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述加速度和轧机的惯量，计算轧机的加速转矩，具体为：

利用公式M_acc＝A_change×J_stand，计算获取轧机的加速转矩，其中，M_acc为加速转矩，J_stand为轧机惯量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆整时间和预定加速度的设置方式包括：由技术人员预先设置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值，具体包括：

计算在圆整时间内，加速度值从零加速到所述预设加速度所需的匀加加速度值；并根据采样时间的大小，计算所述圆整时间所包含的采样时间次数；根 据所述匀加加速度计算所述过渡过程中，在各采样时间上的速度和加速度作为相应的速度设定值和加速度设定值。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制，具体包括：

所述变频器连接轧机传动装置，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置提供的电能；所述在获取到有变频器控制提供的所述电能后，产生所述总转矩值。

6.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算上下传动辊转矩实际值的差值，使用比例积分控制器计算负荷平衡修正值；分别计算上传动辊和下传动辊的速度负荷平衡的转速修正值，并附加到相应上下传动辊的转速设定值上去。

7.一种可逆轧机的传动速度控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制装置、变频器和轧机传动装置，其中，所述控制装置接收上级系统发送来的轧制过程中的传动速度设定值，然后进行处理，具体的：

所述控制装置，用于获取当前采样时刻的传动速度设定值A，如果所述传动速度设定值A相比上一时刻轧机的传动速度设定值B发生了阶跃变化,则确定由所述传动速度设定值B调整为所述传动速度设定值A的圆整时间和预定加速度，并根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值；根据所述传动速度设定值A和采样得到的实际速度值，采用比例积分控制器计算调速转矩；根据所述加速度设定值和轧机的惯量，计算轧机的加速转矩；根据存储的空载转矩，求和所述调速转矩、加速转矩和空载转矩得到总转矩设定值，并传递给变频器；

所述变频器，用于传递所述总转矩设定值给变频器，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置提供的电能值；

所述变频器连接轧机传动装置，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置提供的电能值；

所述轧机传动装置，用于在获取到有变频器控制提供的所述电能后，产生所述总转矩值。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述根据所述圆整时间和预定加速度计算过渡过程中各采样时刻的速度设定值和加速度设定值，则所述控制装置还用于：

计算在圆整时间内，加速度值从零加速到所述预设加速度所需的匀加加速度值；并根据采样时间的大小，计算所述圆整时间所包含的采样时间次数；根据所述匀加加速度计算所述过渡过程中，在各采样时间上的速度和加速度作为相应的速度设定值和加速度设定值。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述由变频器完成轧机传动的转矩内环控制，从而完成轧机的传动速度控制，具体包括：

所述变频器连接轧机传动装置，并将所述总转矩值转化成为所述轧机传动装置提供的电能；所述在获取到有变频器控制提供的所述电能后，产生所述总转矩值。

10.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述方法还包括：

计算上下传动辊转矩实际值的差值，使用比例积分控制器计算负荷平衡修正值；分别计算上传动辊和下传动辊的速度负荷平衡的转速修正值，并附加到相应上下传动辊的转速设定值上去。