CN111421002A - 辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，包括如下步骤：S1、利用辊道组速度和预设速度修正系数值转化为钢板速度，得到钢板计算位置；S2、获得的钢板实际位置；S3、对比钢板计算位置和钢板实际位置之间的偏差，当偏差小于预设阀值时，则认为当前速度修正系数值合适并保存，当偏差大于预设阀值时，根据偏差值调整更新速度修正系数值并保存；S4、执行步骤S1至步骤S3对该辊道组运输的下一块钢板进行位置计算；S5、循环执行步骤S4，进行速度修正系数值的迭代学习，直至偏差小于预设阀值。本发明在不新增额外的位置检测传感器的前提下，可消除通过辊道速度间接转换钢板速度所产生的钢板定位误差，提高辊道运输方式的钢板定位精度。

Description

辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法

技术领域

本发明属于钢板定位跟踪的技术领域，具体涉及一种厚板全线辊道运输方式的钢板自动定位纠偏方法。

背景技术

钢板定位跟踪技术，就是指钢板物流运输时对钢板位置进行实时跟踪的技术。该技术在钢厂基础自动化(L1层级)控制中起着至关重要的作用，产线上的设备各机组都依赖钢板位置信息来设定并执行动作。

厚板厂钢板定位主要是指辊道运输方式的跟踪定位。这种跟踪定位的通用方法是以辊道速度换算成钢板速度做积分，再辅以光栅等位置检测传感器作修正，得出实时的钢板位置，其具体步骤如下：

Step1：根据产线实际对设备、辊道组和位置检测传感器的位置进行测量。

Step2：采集产线上各组辊道速度，转化为钢板速度进行积分计算钢板位置，钢板进入产线后，触发速度积分开始计算钢板位置。

Step3：当钢板实物触发位置检测传感器时，以Step1中位置检测传感器的位置作修正，在此刻将位置检测传感器的位置替代积分计算的钢板位置，之后，以修正后的位置继续根据速度积分计算钢板位置。

Step4：钢板在产线运输时重复Step2和Step3，直到离开。

从理论角度上说，只要保证修正的位置检测传感器信号的即时性和物理位置的准确性，在触发修正信号的那一刻，钢板的位置是精确无误差的。那么影响钢板位置精度的区间就应该是两个位置检测传感器之间，单纯依靠速度积分计算的位置区间。而钢板的实时速度通常又是由辊道的速度间接转换得出，再考虑到辊道组的变速、衔接、打滑等外界干扰因素，钢板实时速度的准确性是影响钢板定位精度的最大干扰项。此外，钢板在辊道运输过程中，有部分区域为钢板水冷区域，因冷却时水雾的干扰，难以在该区域中安装光栅、热检等常规位置检测传感器进行位置修正，更加难以实现钢板的准确定位。

文献《定速辊道上钢板跟踪方法的研究及应用》(中国计量协会冶金分会2012年会暨全国第十七届自动化应用技术学术交流会论文集2012-09-01)采用冷金属检测器测算打滑位移来消除辊道速度与钢板速度不一致所带来的位置偏差，不仅计算复杂，需要考虑钢板表面材质和钢板重量对摩擦力造成的影响，而且仅局限于定速辊道的领域。

文献《宽厚板跟踪系统控制功能的研发与应用》(电子制作2014年11期)提出操作人员手动干预钢板位置信息来做修正，这增加了对人的经验的依赖和劳动成本，且不同人主观的差异性很大程度上影响了此跟踪系统的稳定性。

因此，如何在充分考虑成本的前提下(不新增额外的位置检测传感器)，尽可能地找到一种适用于大多数情况的方法或手段，来消除通过辊道速度间接转换钢板速度所产生的钢板定位误差，从而提高辊道运输方式的钢板定位精度，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

发明内容

为解决上述技术问题中，本发明提出一种辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：提供一种辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，包括如下步骤：S1、采集辊道组速度，当钢板进入该辊道组后，利用辊道组速度和预设的速度修正系数值转化为钢板速度，通过钢板速度做积分计算得到钢板计算位置；S2、当钢板触发辊道组上设置的位置检测传感器时，获得该时刻的钢板实际位置；S3、对比该时刻的钢板计算位置和钢板实际位置之间的偏差，当偏差小于预设阀值时，则认为当前速度修正系数值合适并保存，并将钢板计算位置作为钢板定位位置，当偏差大于预设阀值时，根据偏差值调整更新速度修正系数值并保存；S4、执行步骤S1至步骤S3对该辊道组运输的下一块钢板进行位置计算，计算时将S1中预设的速度修正系数值替换为S3中保存的速度修正系数值，获得下一块钢板的钢板定位位置；S5、循环执行步骤S4，进行速度修正系数值的迭代学习，直至偏差小于预设阀值。

作为进一步的改进，在步骤S1中，钢板速度的计算式为：

Speed_plate＝λ*Speed_Roll

式中，Speed_plate为钢板速度，Speed_Roll为钢板所在辊道组的速度，λ为速度速度修正系数值。

作为进一步的改进，在步骤S3中，当前钢板计算位置和当前速度修正系数值之间的偏差计算式为：

|Pos.mea-Pos.grat|≤ε

式中，Pos.mea是钢板计算位置，Pos.grat是钢板实际位置，ε为预设阈值。

作为进一步的改进，在步骤S5中，速度修正系数值的迭代学习率计算式为：

λ_i+1＝λ_i+η_i·d_i

其中，η_i为迭代的方向，1表示λ增大，-1表示λ减小；d_i为迭代的步长。

作为进一步的改进，在步骤S5中，迭代的步长为根据位置精度及现场经验所得到的一个常数，具体选择策略如下表所示：

表1迭代选择策略

作为进一步的改进，在步骤S3中，当偏差大于预设合理偏差值时，则认为位置检测传感器误信号，不予修正更新速度修正系数值。

本发明提供的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，包括如下步骤：S1、采集辊道组速度，当钢板进入该辊道组后，利用辊道组速度和预设的速度修正系数值转化为钢板速度，通过钢板速度做积分计算得到钢板计算位置；S2、当钢板触发辊道组上设置的位置检测传感器时，获得该时刻的钢板实际位置；S3、对比该时刻的钢板计算位置和钢板实际位置之间的偏差，当偏差小于预设阀值时，则认为当前速度修正系数值合适并保存，并将钢板计算位置作为钢板定位位置，当偏差大于预设阀值时，根据偏差值调整更新速度修正系数值并保存；S4、执行步骤S1至步骤S3对该辊道组运输的下一块钢板进行位置计算，计算时将S1中预设的速度修正系数值替换为S3中保存的速度修正系数值，获得下一块钢板的钢板定位位置；S5、循环执行步骤S4，进行速度修正系数值的迭代学习，直至偏差小于预设阀值。本发明在相关技术中的钢板定位技术基础上，引入速度修正系数值这一可变参数，对钢板的实时速度做修正，来描述出这种趋势变化，并通过迭代自学习的方法，在后台不间断地，通过对每一块钢板跟踪效果的验证来对钢板速度进行修正，提高钢板的定位跟踪精度的可控性。本发明在不新增额外的位置检测传感器的前提下，可消除通过辊道速度间接转换钢板速度所产生的钢板定位误差，提高辊道运输方式的钢板定位精度。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法的流程图。

图2为本发明的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法应用时的时序流程图。

图3为本发明的应用验证效果图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的核心在于提供一种辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，其基于辊道组变速、衔接、打滑等外界干扰因素虽然是随机的，但总体上是一种慢性的、趋势性的变化(如最直观的辊道磨损、打滑，这绝不是短时间能造成的，往往需要一个劣化过程)。为此，在相关技术中的钢板定位技术基础上，本发明引入速度修正系数值这一可变参数，对钢板的实时速度做修正，来描述出这种趋势变化，并引入迭代学习控制策略来修改速度修正系数值值。通过在后台不间断地，通过对每一块钢板跟踪效果的验证来对钢板速度进行修正。迭代学习控制策略就是通过钢板实际位置与计算钢板位置的偏差，反过来修改速度修正系数值它将在后台自动地、不间断地对偏差进行验证并修改速度修正系数值值，迭代学习的终止条件为钢板实际位置与计算位置偏差是否小于最大阈值。本发明在不新增额外的位置检测传感器的前提下，可消除通过辊道速度间接转换钢板速度所产生的钢板定位误差，提高辊道运输方式的钢板定位精度。

结合图1所示，本发明实施例提供的一种辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，包括如下步骤：

S1、采集辊道组速度，当钢板进入该辊道组后，利用辊道组速度和预设的速度修正系数值转化为钢板速度，通过钢板速度做积分计算得到钢板计算位置；

S2、当钢板触发辊道组上设置的位置检测传感器时，获得该时刻的钢板实际位置；

S3、对比该时刻的钢板计算位置和钢板实际位置之间的偏差，当偏差小于预设阀值时，则认为当前速度修正系数值合适并保存，并将钢板计算位置作为钢板定位位置，当偏差大于预设阀值时，根据偏差值调整更新速度修正系数值并保存；

S4、执行步骤S1至步骤S3对该辊道组运输的下一块钢板进行位置计算，计算时将S1中预设的速度修正系数值替换为S3中保存的速度修正系数值，获得下一块钢板的钢板定位位置；

S5、循环执行步骤S4，进行速度修正系数值的迭代学习，直至偏差小于预设阀值。迭代学习控制策略就是通过钢板实际位置与计算钢板位置的偏差，反过来修改速度修正系数值值，它将在后台自动地、不间断地对偏差进行验证并修改速度修正系数值值。迭代学习的终止条件为钢板实际位置与计算位置偏差是否小于最大阈值。这样一块钢板的跟踪计算就是速度修正系数值λ的一个学习流程，它并不会直接作用于当前钢板，而是通过修正钢板速度Speed_plate影响下一块钢板的跟踪效果。

作为进一步优选的实施方式，在步骤S1中，钢板速度的计算式为：

Speed_plate＝λ*Speed_Roll

式中，Speed_plate为钢板速度，Speed_Roll为钢板所在辊道组的速度，λ为速度速度修正系数值。

作为进一步优选的实施方式，在步骤S3中，当前钢板计算位置和当前速度修正系数值之间的偏差计算式为：

|Pos.mea-Pos.grat|≤ε

式中，Pos.mea是钢板计算位置，Pos.grat是位置检测传感器检测的钢板实际位置，ε为预设阈值，本实施例的预设阈值ε＝200mm。当两者之间的偏差大于阈值ε时，则需要通过迭代学习重新计算速度修正系数值λ，直到偏差小于阈值ε，则认为此时的速度修正系数值λ是合适的，可以不作修改，直接运用到下一块钢板的跟踪计算中去。

作为进一步优选的实施方式，在步骤S5中，速度修正系数值的迭代学习率计算式为：

λ_i+1＝λ_i+η_i·d_i

其中，η_i为迭代的方向，1表示λ增大，-1表示λ减小；d_i为迭代的步长。

作为进一步优选的实施方式，在步骤S5中，迭代的步长则是由需要位置精度及现场经验所得到的一个常数，具体选择策略如下表所示：

作为进一步优选的实施方式，在步骤S3中，当偏差大于预设合理偏差值时(合理偏差值现场定义，一般为2m—5m)，则认为位置检测传感器误信号，不予修正更新速度修正系数值。这样可以避免因位置检测传感器故障而导致的运行失误。

本发明实施例提供的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法通过一种自学习的方法，在后台不间断地，通过对每一块钢板跟踪效果的验证来对钢板速度进行修正，不直接作用于当前钢板的跟踪计算，作用于下一块钢板的定位跟踪。通过验证，在这种慢时变干扰(如辊道磨损、打滑，辊道速度编码器测量误差等)情况下，效果不错。下面将介绍某钢铁厂应用的使用方法。

将相关技术中的钢板跟踪的通用技术与本发明的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法相结合起来，主要分为三个部分，三个部分的交互与总时序流程图如图2所示：

1、钢板位置积分计算，此部分通过钢板的实时速度做积分，计算出钢板位置。当位置检测传感器位置修正部分发送位置修正信号时，将此时的钢板位置替代为触发位置检测传感器的所在位置，随后继续进行积分计算钢板位置。

2、传感器位置修正，此部分当接收到位置检测传感器的硬件输入信号时，通过对比当前计算的钢板位置与触发信号的位置检测传感器位置之间偏差，如果偏差过大(偏差阈值现场定义，一般为2m—5m)，则默认为位置检测传感器误信号，不予修正；如果偏差合理，将向钢板位置积分计算部分发送修正信号，请求进行钢板位置修正。

3、钢板速度计算，此部分通过钢板的实时计算位置和之前已输入程序中的各个辊道组位置，来判定此时钢板在哪几组辊道上，并取多组辊道速度的平均值作为此时钢板的速度，再乘上自动钢板纠偏方法的速度修正系数值后，得出此时的钢板速度，发给位置积分计算部分。

使用该方法的应用举例如下：

选取某厚板厂轧后冷却部分区域的跟踪作为实施例。该区域为钢板水冷区域，因冷却时水雾的干扰，难以在区域中安装光栅、热检等常规位置检测传感器进行位置修正，而且此区域对钢板的跟踪精度要求高(需控制在200mm以内)，所以选择此区域的跟踪作为实施例。

以进入该区域前和离开该区域后的两个光栅之间的钢板跟踪效果作验证。进入该区域前的光栅(位置检测传感器)如上文所述，将起到钢板位置修正的作用，保证钢板在进入此区域的时刻，跟踪误差是为0的。离开该区域后的光栅则起到效果验证作用，因为这两光栅中没有其他位置检测传感器能对钢板位置进行修正，所以只需要对此光栅触发时钢板计算位置和实际位置的偏差作比较，就能验证此实施例的效果。

随机抽取了某一时间段20块钢板的取样，跟踪精度如图3所示，当λ系数＝0.994时，出现一块钢板偏差为-0.25m，超过阈值(终止条件的阈值ε＝200mm)，触发速度速度修正系数值λ的自学习机制，λ系数朝正方向增加0.002,修改后λ系数＝0.996.再看之后的钢板跟踪效果，最大偏差为-0.18m，平均偏差0.07m，再未再触发阈值，因而一直使用λ系数＝0.996，跟踪效果得到优化。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采集辊道组速度，当钢板进入该辊道组后，利用辊道组速度和预设的速度修正系数值转化为钢板速度，通过钢板速度做积分计算得到钢板计算位置；

S2、当钢板触发辊道组上设置的位置检测传感器时，获得该时刻的钢板实际位置；

S3、对比该时刻的钢板计算位置和钢板实际位置之间的偏差，当偏差小于预设阀值时，则认为当前速度修正系数值合适并保存，并将钢板计算位置作为钢板定位位置，当偏差大于预设阀值时，根据偏差值调整更新速度修正系数值并保存；

S4、执行步骤S1至步骤S3对该辊道组运输的下一块钢板进行位置计算，计算时将S1中预设的速度修正系数值替换为S3中保存的速度修正系数值，获得下一块钢板的钢板定位位置；

S5、循环执行步骤S4，进行速度修正系数值的迭代学习，直至偏差小于预设阀值。

2.根据权利要求1所述的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，其特征在于，在步骤S1中，钢板速度的计算式为：

Speed_plate＝λ*Speed_Roll

式中，Speed_plate为钢板速度，Speed_Roll为钢板所在辊道组的速度，λ为速度速度修正系数值。

3.根据权利要求2所述的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，其特征在于，在步骤S3中，当前钢板计算位置和当前速度修正系数值之间的偏差计算式为：

|Pos.mea-Pos.grat|≤ε

式中，Pos.mea是钢板计算位置，Pos.grat是钢板实际位置，ε为预设阈值。

4.根据权利要求3所述的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，其特征在于，在步骤S5中，速度修正系数值的迭代学习率计算式为：

λ_i+1＝λ_i+η_i·d_i

其中，η_i为迭代的方向，1表示λ增大，-1表示λ减小；d_i为迭代的步长。

5.根据权利要求4所述的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，其特征在于，在步骤S5中，迭代的步长为根据位置精度及现场经验所得到的一个常数，具体选择策略如下表所示：

表1迭代选择策略

6.根据权利要求1至5中任一项所述的辊道运输厚钢板自动定位纠偏方法，其特征在于，在步骤S3中，当偏差大于预设合理偏差值时，则认为位置检测传感器误信号，不予修正更新速度修正系数值。

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