CN114210961B - 一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置 - Google Patents

一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114210961B
CN114210961B CN202210159430.2A CN202210159430A CN114210961B CN 114210961 B CN114210961 B CN 114210961B CN 202210159430 A CN202210159430 A CN 202210159430A CN 114210961 B CN114210961 B CN 114210961B
Authority
CN
China
Prior art keywords
value
molten iron
tilting
angle
tipping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210159430.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114210961A (zh
Inventor
陈晓光
袁军
郁景民
李金超
张博
党志东
任斌
宋贵芳
赵磊静
白雪峰
李亮
罗会涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qinhuangdao Qinye Heavy Industry Co ltd
Original Assignee
Qinhuangdao Qinye Heavy Industry Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qinhuangdao Qinye Heavy Industry Co ltd filed Critical Qinhuangdao Qinye Heavy Industry Co ltd
Priority to CN202210159430.2A priority Critical patent/CN114210961B/zh
Publication of CN114210961A publication Critical patent/CN114210961A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114210961B publication Critical patent/CN114210961B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/06—Equipment for tilting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D46/00—Controlling, supervising, not restricted to casting covered by a single main group, e.g. for safety reasons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

公开提供一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置，方法包括：将钢包内的铁水容量分割为
Figure 271984DEST_PATH_IMAGE001
个相等的流出体积
Figure 628273DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 142431DEST_PATH_IMAGE003
作为等流速坐标系的横坐标；建立倾翻角度与铁水余液体积作为元素的数组；基于数组及等流速角曲线上的倾翻角度值
Figure 209744DEST_PATH_IMAGE004
与流出体积
Figure 7804DEST_PATH_IMAGE005
之间的函数关系，通过逼近替代算法求取倾翻角度值
Figure 299108DEST_PATH_IMAGE006
；倾翻角度值
Figure 238246DEST_PATH_IMAGE004
作为等流速坐标系的纵坐标；获取一组坐标点，根据相邻坐标点的斜率近似程度将所述坐标点分成多个拟合组；根据最小二乘法，对采样点进行拟合，以获得分段拟合线段；建立分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，获得基准倾翻速度值；基于基准倾翻速度值，获取期望角速度；本公开的方法能够通过控制铁水倾翻的等流速，提高铁水收得率。

Description

一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置
技术领域
发明属于冶金技术领域，特别涉及一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置。
背景技术
钢铁冶炼流程中，高炉铁水需要经铁水运输设备运输至转炉车间再兑入转炉进行炼钢，当炼铁、炼钢生产出现不平衡的情况下，需要用铸铁机将转炉炼钢消化不了的铁水铸成铁块储存起来，因而铁水罐倾翻机构是铁水浇铸时必不可少的设备，其性能直接关系着铸铁的效率，安全性及生产效益。
通常情况下，实现满载铁水的铁水包的倾翻操作采取两种主要倾翻机构和方式。一种是利用天车的副钩牵引固定于钢包底部的倾翻机构，通过天车主副钩的配合，缓缓倾倒铁水。该方式危险系数高，吊运时一旦绳索固定不牢靠，容易造成铁水倾翻事故，且该方式对于空间要求高，占地大，操作繁琐效率低。
当前炼铁（钢）厂通常选用固定式液压倾翻设备实现对载荷钢包的倾翻操作。该方式抗冲击能力较强，结构简单，安全系数高。但目前使用液压倾翻装置实现铁水的倾翻基本采用人工操作模式，过于依赖于操作者的经验，且倾翻过程中铁水难以保证等流速均匀流出，影响铸铁机的铁水收得率，造成铁水的浪费。同时，通用型锥筒形钢包的铁水流出情况受倾翻角度影响大，在某一角度附近铁水流量会急速变化，容易造成铁水飞溅，影响操作安全和环境。且对于不同工艺，不同钢包容积的倾翻过程，手动操作的调节能力差。
可见，针对通用型锥筒形钢包，在铸铁过程中对于铁水难以实施均速浇铸控制，另外，由于不同工艺对时间的要求也不同，导致自主设定倾翻时间并实现精确控制铁水倾翻过程难以实现。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本公开提供了一种能够实现匀速浇铸、基于设定时间实现精确控制的铁水倾翻控制方法。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：
一方面，提供一种铁水倾翻控制方法，其包括：将钢包内的铁水容量分割为
Figure 717434DEST_PATH_IMAGE001
个 相等的流出体积
Figure 415001DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 991475DEST_PATH_IMAGE003
作为等流速坐标系的横坐标，
Figure 917843DEST_PATH_IMAGE004
；获取钢包倾倒 铁水的倾翻角度的范围，并基于预设角度作为一采样间隔，建立所述倾翻角度与铁水余液 体积作为元素的数组；基于所述数组及等流速角曲线上的倾翻角度值
Figure 14106DEST_PATH_IMAGE005
与流出体积
Figure 367727DEST_PATH_IMAGE006
之间的函数关系，通过逼近替代算法，求取与所述流出体积
Figure 165919DEST_PATH_IMAGE006
对应的倾翻角度 值
Figure 895977DEST_PATH_IMAGE007
；所述倾翻角度值
Figure 613791DEST_PATH_IMAGE008
作为等流速坐标系的纵坐标；其中，
Figure 138313DEST_PATH_IMAGE009
是与
Figure 689380DEST_PATH_IMAGE010
对应的当前 钢包内铁水流出体积的索引值；获取所述等流速坐标系上的作为采样点的一组坐标点，采 用相邻点斜率阈值判断法，根据相邻坐标点的斜率近似程度将所述坐标点分成多个拟合 组；并基于所述拟合组，获取当前线段与下一段近似线段的分界点，相邻的所述分界点构成 待拟合的线段；根据最小二乘法，对相邻的所述分界点之间的采样点进行拟合，以获得分段 拟合线段；建立所述分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，获得基准 倾翻速度值；基于所述基准倾翻速度值，获取期望角速度。
根据本公开的一些实施例，
所述流出体积为：
Figure 708283DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 28406DEST_PATH_IMAGE012
为铁水的重量，
Figure 989409DEST_PATH_IMAGE013
为铁水的密度；
所述预设角度设置为0.25°，则，所述倾翻角度与铁水余液体积之间对应的数组为：
Figure 277040DEST_PATH_IMAGE014
，其中，
Figure 83322DEST_PATH_IMAGE015
。
根据本公开的一些实施例，所述基于所述数组及等流速角曲线上的倾翻角度值
Figure 257951DEST_PATH_IMAGE008
与流出体积
Figure 389855DEST_PATH_IMAGE016
之间的函数关系，通过逼近替代算法，求取与所述流出体积
Figure 135088DEST_PATH_IMAGE006
对应的倾翻角度值
Figure 10640DEST_PATH_IMAGE008
；所述倾翻角度值
Figure 39776DEST_PATH_IMAGE005
作为等流速坐标系的纵坐标，包括：
第一步骤：初始化，令倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 342582DEST_PATH_IMAGE017
以及系列等流速角 曲线上的倾翻角度值索引值
Figure 88295DEST_PATH_IMAGE018
设置为0；
第二步骤：系统逻辑判断当前倾翻角度值索引值是否满足（1）式，若满足条件顺序运行，否则系统判断当前的计算结束；
Figure 767538DEST_PATH_IMAGE019
，公式（1）；
第三步骤：逻辑判断倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 651180DEST_PATH_IMAGE017
是否小于380，满足 条件则顺序运行；
第四步骤：逻辑判断根据当前索引值
Figure 859307DEST_PATH_IMAGE017
对应的铁水余液体积与当前倾翻角度值索 引值
Figure 172608DEST_PATH_IMAGE009
对应的系列等流速角曲线上以
Figure 373651DEST_PATH_IMAGE020
为基础单位的铁水余液体积是否满足下式（2）：
Figure 377379DEST_PATH_IMAGE021
，公式（2）
满足式（2），则顺序执行第五步骤，否则执行第六步骤；
第五步骤：将索引值
Figure 287567DEST_PATH_IMAGE017
加1，然后跳转到第三步骤继续运行；
第六步骤：将搜寻到的当前索引值
Figure 494688DEST_PATH_IMAGE022
赋值给倾翻角度与铁水余液体积数组的索引 值
Figure 250154DEST_PATH_IMAGE017
，下一个循环程序开始搜寻结果时从该索引值开始；
第七步骤：将搜寻到的倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 842810DEST_PATH_IMAGE017
带入下式（3）：
Figure 658319DEST_PATH_IMAGE023
，公式（3）
判断条件是否满足，满足则顺序运行第八步骤，否则跳转至第九步骤；
第八步骤：选取当前索引值
Figure 119781DEST_PATH_IMAGE017
对应的倾翻角
Figure 678938DEST_PATH_IMAGE024
逼近替代当前系列等流速角曲线 上的倾翻角度值
Figure 391679DEST_PATH_IMAGE008
；
第九步骤：选取当前索引值
Figure 112511DEST_PATH_IMAGE017
-1对应的倾翻角
Figure 294224DEST_PATH_IMAGE025
逼近替代当前系列等流速角 曲线上的倾翻角度值
Figure 391493DEST_PATH_IMAGE008
；
第十步骤：将倾翻角度值索引值
Figure 224320DEST_PATH_IMAGE009
的值加1后赋值给
Figure 116053DEST_PATH_IMAGE009
，然后跳转到第二步骤继续 运行。
根据本公开的一些实施例，所述斜率近似程度通过一满足置信区间的阈值
Figure 283598DEST_PATH_IMAGE026
表 征；根据斜率近似程度将所有所述坐标点分成多个拟合组内的采样点应该满足下式（4）：
Figure 184558DEST_PATH_IMAGE027
公式（4），
其中，
Figure 606312DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 950837DEST_PATH_IMAGE029
表示拟合线段处第k段 的起始点；
Figure 90831DEST_PATH_IMAGE030
表示相邻点斜率的精度控制程度；
Figure 795482DEST_PATH_IMAGE031
的取值范围为[1,5]。
根据本公开的一些实施例，
将全部所述采样点的坐标数据带入式（4），当从第
Figure 71742DEST_PATH_IMAGE032
点开始，并连续计算超过3组 坐标点
Figure 570857DEST_PATH_IMAGE033
，当计算结果都不 满足公式（4）时，选取
Figure 715924DEST_PATH_IMAGE034
作为当前直线段与下段近似直线段的分界点，以将所述 等流速角曲线划分为
Figure 958686DEST_PATH_IMAGE035
个拟合线性段；
Figure 89453DEST_PATH_IMAGE032
为新的第k段的拟合线性段的起始点。
根据本公开的一些实施例，所述根据最小二乘法，对相邻的所述分界点之间的采样点进行拟合，以获得分段拟合线段，具体包括；
若所述采样点的给定数据
Figure 759469DEST_PATH_IMAGE036
，在取定的函数类
Figure 624788DEST_PATH_IMAGE037
中,求
Figure 671241DEST_PATH_IMAGE038
，使误差的平方和最小，满足下式（5）
Figure 187673DEST_PATH_IMAGE039
，公式（5）；
若所述采样点的给定数据点
Figure 277858DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure 879741DEST_PATH_IMAGE037
为所有次数不超过
Figure 464306DEST_PATH_IMAGE041
的多项式构成的函数，则最小二乘法拟合表示为求
Figure 835244DEST_PATH_IMAGE042
，其中，
Figure 597795DEST_PATH_IMAGE043
为拟合后多项式函数中
Figure 421394DEST_PATH_IMAGE044
项的拟合系数，
使下式（6）成立：
Figure 809650DEST_PATH_IMAGE045
，公式（6），
Figure 35095DEST_PATH_IMAGE046
为
Figure 470012DEST_PATH_IMAGE047
的多元函数，由多元函数求极值的必要条件得：
Figure 46487DEST_PATH_IMAGE048
,
Figure 972855DEST_PATH_IMAGE049
。
根据本公开的一些实施例，所述建立所述分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，并获得基准倾翻速度值，具体包括：
Figure 52806DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure 422739DEST_PATH_IMAGE051
为铁水倾倒过程中，铁水未流出包口时的线性拟合段的倾翻角速度；
Figure 220931DEST_PATH_IMAGE052
为铁水倾倒过程中，有铁水流出后的第一线性拟合段的倾翻角速度；
Figure 950989DEST_PATH_IMAGE053
为铁水流出后第i个线性拟合段的倾翻角速度；
Figure 885447DEST_PATH_IMAGE054
为铁水流出后第j个线性拟合段的倾翻角速度
Figure 924816DEST_PATH_IMAGE055
；
Figure 210304DEST_PATH_IMAGE056
为期望倾翻运行时间；
Figure 478474DEST_PATH_IMAGE057
，
Figure 533018DEST_PATH_IMAGE058
为基准倾翻速度值。
根据本公开的一些实施例，
当无需矫正时，期望角速度为：
Figure 244753DEST_PATH_IMAGE059
；
当需要矫正时，期望角速度为：
Figure 751958DEST_PATH_IMAGE060
，
上式中
Figure 823819DEST_PATH_IMAGE017
表示为当前倾翻过程处于第
Figure 998449DEST_PATH_IMAGE017
个拟合线性段，
Figure 105252DEST_PATH_IMAGE061
；
Figure 365332DEST_PATH_IMAGE062
表示为拟合线段第
Figure 975305DEST_PATH_IMAGE017
段后端点基于基本分段单位
Figure 4441DEST_PATH_IMAGE063
的计数值；
Figure 792399DEST_PATH_IMAGE064
表示用于设定倾翻角速度矫正的矫正周期；
Figure 539775DEST_PATH_IMAGE065
，
Figure 219018DEST_PATH_IMAGE066
表示基于PLC（可编程逻辑控制器）离散控制的自动倾翻控制采样 调节周期；
Figure 102661DEST_PATH_IMAGE067
表示当前PLC系统已经监测到系统经过的矫正周期的次数。
一方面，提供一种控制系统，其采用所述铁水倾翻控制方法，所述控制系统包括：
倾翻角速度自主规划单元，用于根据输入不同类型铁水罐的额定负载量、铁水容量、钢包倾倒铁水的倾翻角度的范围、倾翻过程期望时间、拟合精度信息，通过逼近替代算法，求取与所述流出体积对应的倾翻角度值；并将流出体积与倾翻角度值构造一等流速坐标系；通过获取所述等流速坐标系上一组坐标点，采用相邻点斜率阈值判断法，根据相邻坐标点的斜率近似程度将所述坐标点分成多个拟合组；基于所述拟合组，获取当前线段与下一段近似线段的分界点，相邻的所述分界点构成待拟合的线段；根据最小二乘法，对相邻的所述分界点之间的采样点进行拟合，以获得分段拟合线段；建立所述分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，将满足匀速倾翻铁水的期望倾翻速度曲线拟合为多段匀速倾翻的线性化曲线，获得基准倾翻速度值；基于所述基准倾翻速度值，获取期望角速度；
角速度矫正单元，用于根据期望倾翻速度曲线上各拟合的多段匀速倾翻的线性化曲线上的线性化分段的斜率、截距值、调节周期设定值、及检测到的倾翻角度值，对自动倾翻过程的期望倾翻角速度值进行校准；
位移检测单元，用于检测驱动油缸的位移值，将所述位移值通过位移模拟信号转化为数字信号；
位移校准单元，用于根据检测的所述位移值得到校准位移值，并将所述校准位移值作为位移补偿控制的参考值；
倾翻角度计算单元，用于根据所述位移值，获取所述钢包当前的倾翻角度值；
倾翻角速度计算单元，用于根据倾翻角度值，计算所述钢包当前的倾翻角速度值；
倾翻角速度模糊PID控制器，包括角速度模糊控制器、PID控制器和参数整定单元； 其中，参数整定单元以所述角速度模糊控制器的输出
Figure 825635DEST_PATH_IMAGE068
、
Figure 794728DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 746504DEST_PATH_IMAGE070
作为所述PID控制器的 比例、积分、微分环节的调节参数，并根据所述倾翻角速度值和期望倾翻角速度值的偏差， 以控制钢包自动倾翻的等流速；
位移校正控制器，其包括位移模糊PID控制器，用于根据所述校准位移值，控制校准补偿；
比例阀控制器，用于根据比例阀控制信号控制比例阀动作，以对钢包两侧驱动油缸的伸出速度进行调整。
另一方面，还提供一种铁水倾翻装置，其包括所述控制系统，所述铁水倾翻装置还包括：
倾翻机构本体，由固定底座、旋转倾翻铁水罐的支撑臂组成，其旋转倾翻支撑臂带动锁紧的铁水罐绕转轴倾翻；
倾翻驱动机构，由大载荷驱动油缸组成，驱动油缸的尾部安装油缸位移检测传感器，能够将油缸实时的伸长量转化为电信号输出；
限位连锁机构，包括倾翻起始、倾翻到位的限位开关，倾翻安全锁紧油缸的夹紧、松开到位的检测开关，倾翻极限保护检测开关，该机构传递的连锁信号作为判断倾翻状态的依据；
液压控制系统；
远程操作系统。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
一方面，本发明的铁水倾翻控制方法，在等流速角曲线的构思及曲线的线性拟合方法的基础上，将传统锥筒形钢包的铁水倾翻过程由时变、非线性浇注曲线特性优化为多段线性等速曲线特性。基于线性拟合方法，并结合本发明中的控制系统能够实现针对此类钢包的自动等流速铁水倾翻控制，有利于提高铸铁机铁水收得率，降低铸铁过程中的铁水浪费。
一方面，本发明的控制系统，通过所述倾翻角速度自主规划单元和所述角速度矫正单元，操作者仅需输入不同类型钢包的额定负载量、铁水容量、拟合精度、钢包的包壁角、设定倾翻时间及拟合精度信息，就能够自主规划自动倾翻过程；倾翻时间可根据铸铁工艺进行设定，且期望倾翻时间控制精度高。
此外，本发明的控制系统，通过采用倾翻角速度模糊PID控制器，能够带来响应速度快、调节精度高、鲁棒性好的有益效果；特别地，对于不同倾翻角度下倾翻速度对铁水流速变化造成扰动的适应能力显著提高；由于倾翻角速度模糊PID控制器的控制参数可以由角速度模糊控制器动态整定给出，因此，更适应控制对象的非线性时变特性。
附图说明
图1为本发明实施例的铁水倾翻控制方法的流程图；
图2以（a）、（b）、（c）部分示出本发明实施例的铁水倾翻控制方法中钢包倾翻时铁水面与倾翻角度的关系示意图；
图3为本发明实施例的铁水倾翻控制方法的等流角逼近替代算法程序流程图；
图4为本发明实施例的铁水倾翻控制方法的等流速角曲线的分段线性拟合示意图；
图5为本发明实施例的铁水倾翻控制方法的倾翻铁水现底时铁水余液体积与倾翻角度关系图；
图6为本发明实施例的铁水倾翻控制方法的倾翻铁水现底时铁水余液体积与倾翻角度关系图；
图7为本发明实施例的控制系统的原理示意图；
图8为本发明实施例的控制系统中倾翻角速度模糊PID控制器的示意图；
图9为本发明实施例的控制系统中位移校准模糊PID控制器系统结构；
图10为本发明实施例的控制系统中液压倾翻角度计算的原理示意图；
图11为本发明实施例的铁水倾翻装置的组成示意图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。
本公开使用的所有术语（包括技术术语或者科学术语）与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
目前，在铁水浇铸过程中，对于在设定的倾翻时间内实现铁水匀速倾倒的效果还无法满足用户对于倾倒精度的需求。为此，本发明提供如下技术方案：
一方面，提供一种铁水倾翻控制方法，参见图1，其包括：将钢包内的铁水容量分割 为
Figure 750232DEST_PATH_IMAGE001
个相等的流出体积
Figure 879993DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 336382DEST_PATH_IMAGE003
作为等流速坐标系的横坐标，
Figure 91848DEST_PATH_IMAGE004
；获取钢 包倾倒铁水的倾翻角度的范围，并基于预设角度作为一采样间隔，建立所述倾翻角度与铁 水余液体积作为元素的数组；基于所述数组及等流速角曲线上的倾翻角度值
Figure 950083DEST_PATH_IMAGE005
与流出 体积
Figure 17789DEST_PATH_IMAGE006
之间的函数关系，通过逼近替代算法，求取与所述流出体积
Figure 961475DEST_PATH_IMAGE016
对应的倾翻 角度值
Figure 255053DEST_PATH_IMAGE005
；所述倾翻角度值
Figure 967794DEST_PATH_IMAGE007
作为等流速坐标系的纵坐标；其中，
Figure 704937DEST_PATH_IMAGE009
是与
Figure 135918DEST_PATH_IMAGE020
对应的 当前钢包内铁水流出体积的索引值；获取所述等流速坐标系上的作为采样点的一组坐标 点，采用相邻点斜率阈值判断法，根据相邻坐标点的斜率近似程度将所述坐标点分成多个 拟合组；基于所述拟合组，获取当前线段与下一段近似线段的分界点，相邻的所述分界点构 成待拟合的线段；根据最小二乘法，对相邻的所述分界点之间的采样点进行拟合，以获得分 段拟合线段；建立所述分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，获得基 准倾翻速度值；基于所述基准倾翻速度值，获取期望角速度。
为了充分理解本发明的设计构思及设计方案，及现有技术中存在的问题，下面对于钢包倾翻过程中所涉及的问题及相关细节做一简要介绍：
本发明涉及一类钢厂通用的锥筒形钢包形状如图2中（a）、（b）（c）部分所示，其中α 表示该种类型钢包的包壁斜角。通常情况下，为了起吊安全以及其他工艺因素的要求，钢包 内装载的铁水量不会超过钢包容积的85%。因此，可将满载铁水的倾翻过程根据铁水液面是 否溢出，铁水液面对于倾翻钢包是否见底，以及见底后的状态分为三种情况加以考虑。倾翻 过程中，铁水流量与倾翻角度
Figure 233187DEST_PATH_IMAGE071
的关系以及铁水流速与倾翻角速度
Figure 800435DEST_PATH_IMAGE072
的关系包括：
第一种情况如图2中（a）部分所示为铁水还未流出时，即
Figure 207014DEST_PATH_IMAGE073
，其中，
Figure 125292DEST_PATH_IMAGE074
为铁水 的出水临界角，倾翻角度
Figure 760672DEST_PATH_IMAGE071
变化对铁水流量变化没有影响。因此，控制该倾翻过程的倾翻速 度通常以后续铁水溢出后的速度为准，这样可满足铁水倾翻平稳性的控制要求。
出水临界角
Figure 448006DEST_PATH_IMAGE075
可由下式计算得到：
Figure 792530DEST_PATH_IMAGE076
；其中，
Figure 666946DEST_PATH_IMAGE077
，
Figure 371596DEST_PATH_IMAGE078
为两角系数；两角系数
Figure 913436DEST_PATH_IMAGE078
的表达式为：
Figure 930327DEST_PATH_IMAGE079
；其中，
Figure 557617DEST_PATH_IMAGE080
为钢包中铁水实际装载体积，单位
Figure 534801DEST_PATH_IMAGE081
。在钢包内铁水还未溢出的情况下，该值 由钢包的额定负荷
Figure 947459DEST_PATH_IMAGE012
（单位
Figure 617474DEST_PATH_IMAGE082
）与铁水密度γ的比值确定。
第二种情况为铁水流出时，但未现底，如图2中（b）部分所示，此时钢包内铁水液面 已经从包口流出，而液面还未接触到钢包的底部时，在该倾翻过程中，钢包的倾翻角度φ满 足：
Figure 43645DEST_PATH_IMAGE083
。其中，
Figure 824520DEST_PATH_IMAGE084
为现底临界角，其值由下式得出：
Figure 340952DEST_PATH_IMAGE085
；其中，
Figure 181869DEST_PATH_IMAGE086
为钢包的高度，
Figure 534484DEST_PATH_IMAGE087
为钢包上口的大圆半径，
Figure 119049DEST_PATH_IMAGE088
为钢包的底面半径。
当钢包倾翻到在第二种情况时，钢包内铁水的余液体积可由下式得到：
Figure 489987DEST_PATH_IMAGE089
；其中，
Figure 501806DEST_PATH_IMAGE090
为角形比数，其表达式为：
Figure 577602DEST_PATH_IMAGE091
。
第三种情况为铁水流出时，已现底。在第三种情况下，如图2中（c）部分所示，此时 钢包内铁水液面已接触到钢包底部，这部分钢包倾翻角度满足
Figure 965858DEST_PATH_IMAGE092
。其中，
Figure 191303DEST_PATH_IMAGE093
为现 底临界角，
Figure 639602DEST_PATH_IMAGE094
为铁水倾翻装置最大倾翻角度；当倾翻装置驱动钢水包倾翻到
Figure 966810DEST_PATH_IMAGE092
范围内，结合图5和图6，钢包内铁水余液体积可由下式计算得出：
Figure 893177DEST_PATH_IMAGE095
，
其中，
Figure 973129DEST_PATH_IMAGE096
；
Figure 592329DEST_PATH_IMAGE097
。
通过以上步骤对通用的锥筒型钢包的铁水倾翻过程的分析可知，满负荷钢包的倾 翻角度与钢包内的铁水余液体积之间属于是超越函数的关系，基于以上公式通过计算机模 拟钢包在等角速度倾翻的情况下得到的铁水流量与倾翻角度的关系是包含急缓坡度变化 的曲线。针对通用的锥筒型钢包（一般钢包壁斜角
Figure 639788DEST_PATH_IMAGE030
一般小于3°）的
Figure 104268DEST_PATH_IMAGE098
曲线上很容易观 察到，等角速度倾翻过程中，钢包的铁水流速（出铁量）极大值与极小值部分相差大于7倍， 这样的曲线特性难以实现精确的等流速浇注控制。因此，如果对满载铁水重量为
Figure 304305DEST_PATH_IMAGE012
的钢包， 根据铸铁机运行速率及每个铸铁单元的容积设置整个铁水倾翻时间为
Figure 94406DEST_PATH_IMAGE056
，那么简单的以 倾翻速度
Figure 865047DEST_PATH_IMAGE099
作为控制量进行调控，必然导致铸铁机内部分铁水接收单元 内的容量不足，而部分接收单元内铁水外溢，造成铁水浪费。同时，铁水外溅增加了现场操 作的安全风险。
在目前铁水倾翻操作中，通常需要人工在现场操作室内实时监控倾翻过程，并通过随时调整倾翻速度的办法来实现铁水流的等流速倾翻操作，该操作方案不仅受到操作人员自身操作水平的影响，同时，人员操作倾翻难以保证固定倾翻时间的要求，进而影响铸铁效率。
为此，本发明中基于“等流角
Figure 398797DEST_PATH_IMAGE100
”的概念和曲线分段线性拟合的思想设计了一种铁 水倾翻控制方法，通过将等流速浇注曲线根据斜率特征划分为多段直线段，从而在满足铁 水倾翻控制精度范围内实现铁水的匀速倾倒以及根据倾翻时间完成整个倾翻过程。另外， 在本发明中，通过将曲线特征拟合为线性化多段斜线的方式便于自动控制的设定，且能够 较好地反映整个倾翻铁水的调节过程。
结合图1，本发明实施例的一种铁水倾翻控制方法将通过如下步骤完成：
步骤S1，将钢包内的铁水容量分割为
Figure 453340DEST_PATH_IMAGE101
个相等的流出体积
Figure 148764DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 185464DEST_PATH_IMAGE102
作为等流 速坐标系的横坐标，
Figure 257325DEST_PATH_IMAGE004
。
在钢包倾翻过程中，由于等角速度控制造成钢包中铁水重量变化存在度差
Figure 166375DEST_PATH_IMAGE103
（即 倾翻前一度与后一度对应的包内铁水余液重量差）且变化较大。因此，考虑采用倾角补偿型 的曲线拟合法，让度差大的角度少转点，而度差小的角度多转点。为了确保钢包倾翻过程中 铁水匀速倾倒，考虑应用“等流角
Figure 298279DEST_PATH_IMAGE100
”。首先，规划出倾翻铁水的等流速角曲线。
在步骤S1中，将整个钢包内的铁水容量根据划分精度要求分割为
Figure 43513DEST_PATH_IMAGE104
个相等的流出 体积
Figure 919065DEST_PATH_IMAGE002
，即，单位铁水流出体积
Figure 948201DEST_PATH_IMAGE011
。以
Figure 985427DEST_PATH_IMAGE002
作为等流速角曲线横坐标的基础 单位，以
Figure 982071DEST_PATH_IMAGE003
作为等流速坐标系的横坐标，通过上面提供的铁水余液体积公式可以计算 得到一组铁水包的倾翻角度值
Figure 395734DEST_PATH_IMAGE105
。
由于铁水余液体积与钢包的倾翻角度
Figure 279377DEST_PATH_IMAGE106
之间的函数关系是指数为分数的超越函 数，计算复杂容易造成PLC反应迟缓，若同时计算多点对应的倾翻角度值将造成PLC巨大的 计算负担，不具有实际应用价值。为此，本发明实施例的铁水倾翻控制方法将采用如下方 法，在满足应用精度的情况下，求取等流速角曲线坐标系内对应于
Figure 487504DEST_PATH_IMAGE003
的等流速角曲线 上的倾翻角度值。
步骤S2，获取钢包倾倒铁水的倾翻角度的范围，并基于预设角度作为一采样间隔，建立所述倾翻角度与铁水余液体积作为元素的数组；
具体地，由于钢包倾翻铁水过程中角度范围通常在[0, 95]度之间，所述预设角度设置为0.25°，则，所述倾翻角度与铁水余液体积之间对应的数组为：
Figure 207330DEST_PATH_IMAGE107
，其中，
Figure 424684DEST_PATH_IMAGE108
，在此，将倾角
Figure 162833DEST_PATH_IMAGE106
通过上 面叙述的三种倾翻情况所涉及的公式计算获得对应的铁水余液体积。
若此时将整个铁水包中承载的铁水体积划分成
Figure 807441DEST_PATH_IMAGE001
段，则此时系列等流速角曲线 的横坐标基础单位即平均流量为
Figure 781607DEST_PATH_IMAGE109
，设此时的等流角满足如下函数关系：
Figure 537073DEST_PATH_IMAGE110
。
步骤S3，基于所述数组及等流速角曲线上的倾翻角度值
Figure 395308DEST_PATH_IMAGE008
与流出体积
Figure 945238DEST_PATH_IMAGE006
之间的函数关系，通过逼近替代算法，求取与所述流出体积
Figure 374076DEST_PATH_IMAGE006
对应的倾翻角度值
Figure 933233DEST_PATH_IMAGE111
；所述倾翻角度值
Figure 645975DEST_PATH_IMAGE008
作为等流速坐标系的纵坐标。
为避免解超越函数，本发明通过应用逼近替代算法求取等流速角曲线函数值的方法，参见图3，具体计算流程如下：
第一步骤S301：初始化，令倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 632385DEST_PATH_IMAGE017
以及系列等流 速角曲线上的倾翻角度值索引值
Figure 312634DEST_PATH_IMAGE112
设置为0；
第二步骤S302：系统逻辑判断当前倾翻角度值索引值是否满足（1）式，若满足条件顺序运行，否则系统判断当前的计算结束；
Figure 409903DEST_PATH_IMAGE113
，公式（1）；
第三步骤S303：逻辑判断倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 977151DEST_PATH_IMAGE017
是否小于等于 380，满足条件则顺序运行；
第四步骤S304：逻辑判断根据当前索引值
Figure 134462DEST_PATH_IMAGE017
对应的铁水余液体积与当前倾翻角度 值索引值
Figure 537893DEST_PATH_IMAGE009
对应的系列等流速角曲线上以
Figure 438853DEST_PATH_IMAGE002
为基础单位的铁水余液体积是否满足下式 （2）：
Figure 126186DEST_PATH_IMAGE114
，公式（2）；
满足式（2），则顺序执行第五步骤S305，否则执行第六步骤S306；
第五步骤S305：将索引值
Figure 454399DEST_PATH_IMAGE017
加1，然后跳转到第三步骤S303继续运行；
第六步骤S306：将搜寻到的当前索引值
Figure 846591DEST_PATH_IMAGE115
赋值给倾翻角度与铁水余液体积数组的 索引值
Figure 285663DEST_PATH_IMAGE017
，下一个循环程序开始搜寻结果时从该索引值开始；
第七步骤S307：将搜寻到的倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 827502DEST_PATH_IMAGE017
带入下式 （3）：
Figure 326617DEST_PATH_IMAGE116
，公式（3）；
判断条件是否满足，满足则顺序运行第八步骤S308，否则跳转至第九步骤S309；
第八步骤S308：选取当前索引值
Figure 704640DEST_PATH_IMAGE017
对应的倾翻角
Figure 947402DEST_PATH_IMAGE024
逼近替代当前系列等流速角 曲线上的倾翻角度值
Figure 609328DEST_PATH_IMAGE008
；
第九步骤S309：选取当前索引值
Figure 279343DEST_PATH_IMAGE117
-1对应的倾翻角
Figure 377618DEST_PATH_IMAGE118
逼近替代当前系列等流 速角曲线上的倾翻角度值
Figure 424072DEST_PATH_IMAGE119
；
步骤S310，第十步骤：将倾翻角度值索引值
Figure 206083DEST_PATH_IMAGE009
的值加1后赋值给
Figure 797732DEST_PATH_IMAGE009
，然后跳转到第二 步骤S302继续运行。
由此，获得所述倾翻角度值
Figure 868457DEST_PATH_IMAGE008
，并作为等流速坐标系的纵坐标。其中，分割数
Figure 453022DEST_PATH_IMAGE101
越大，通过计算公式得到的采样点（该采样点为在等流速坐标系中的坐标点）越多，在进 行系列等流速角曲线的分段线性拟合时，得到的结果越精确。相应地，分割数
Figure 823960DEST_PATH_IMAGE101
越大，计算 量也越大，因此，可根据实际应用场景进行相应的调整，尤其需要与设定的精度相关联。
步骤S4，参见图4，所述获取所述等流速坐标系上的作为采样点的一组坐标点，采用相邻点斜率阈值判断法，根据相邻坐标点的斜率近似程度将所述坐标点分成多个拟合组；并基于所述拟合组，获取当前线段与下一段近似线段的分界点，相邻的所述分界点构成待拟合的线段，具体包括：
在等流速坐标上获得一组等流速角曲线的坐标点后，采用相邻坐标点的斜率阈值 判断法将全部采样点，并根据相邻点的斜率近似程度分成不同的拟合组。其中，所述斜率近 似程度通过用一满足置信区间的阈值
Figure 835779DEST_PATH_IMAGE026
表征；并根据斜率近似程度将所有所述坐标点分成 多个拟合组内的采样点应该满足下式（4）：
Figure 442734DEST_PATH_IMAGE120
公式（4），
其中，
Figure 565411DEST_PATH_IMAGE121
；
Figure 790856DEST_PATH_IMAGE122
表示相邻点斜率的精度控制程度；
Figure 973575DEST_PATH_IMAGE123
的取值范围为[1,5]。
Figure 35203DEST_PATH_IMAGE123
的取值范围越小，意味着斜率近似程度越精确，相应地，需要划分的直线段越 多，导致需要的计算量越大；反之，
Figure 961571DEST_PATH_IMAGE123
的取值范围越大，计算量较小，单个线性化分段拟合 近似度的精确性也随之降低。
对于初始段来说，即
Figure 307102DEST_PATH_IMAGE124
时，显然由第一拟合点
Figure 660723DEST_PATH_IMAGE125
及第二拟合点
Figure 973761DEST_PATH_IMAGE126
自然确定 第一拟合直线段斜率；当第三拟合点
Figure 438241DEST_PATH_IMAGE127
与第二拟合点
Figure 903857DEST_PATH_IMAGE126
所确定的斜率满足公式（4）， 则表明以倾翻角度值索引值
Figure 179112DEST_PATH_IMAGE029
为基准的共3a个采样点被选入当前线性拟合段；
将全部所述采样点的坐标数据带入式（4），当从第
Figure 464599DEST_PATH_IMAGE032
点开始，并连续计算超过3组 坐标点
Figure 998349DEST_PATH_IMAGE033
，计算结果均不满 足公式（4）时，可以排除单个拟合点为奇点的干扰因素，以避免拟合线段之间出现大折角尖 峰。
则将
Figure 52893DEST_PATH_IMAGE128
作为当前直线段与下段近似直线段的分界点，以将所述等流速 角曲线划分为
Figure 988795DEST_PATH_IMAGE035
个拟合线性段。
步骤S5，所述根据最小二乘法，对相邻的所述分界点之间的采样点进行拟合，以获得分段拟合线段，具体包括；
对分段区域上采集到的函数点进行拟合操作，
若所述采样点的给定数据
Figure 558316DEST_PATH_IMAGE129
，在取定的函数类
Figure 630177DEST_PATH_IMAGE037
中,求
Figure 289960DEST_PATH_IMAGE038
，使误差的平方和最小，满足下式（5）
Figure 421864DEST_PATH_IMAGE039
，公式（5）；
若所述采样点的给定数据点
Figure 416365DEST_PATH_IMAGE130
，
Figure 291917DEST_PATH_IMAGE037
为所有次数不超过
Figure 304741DEST_PATH_IMAGE041
的多项式构成的函数，则最小二乘法拟合表示为求
Figure 607547DEST_PATH_IMAGE042
，其中，
Figure 89344DEST_PATH_IMAGE043
为拟合后多项式函数中
Figure 503007DEST_PATH_IMAGE044
项的拟合系数，
使下式（6）成立：
Figure 137382DEST_PATH_IMAGE131
，公式（6），其中，
Figure 611089DEST_PATH_IMAGE046
为
Figure 845761DEST_PATH_IMAGE132
的多元函数，由多元函数求极值的必要条件得：
Figure 315313DEST_PATH_IMAGE048
,
Figure 53462DEST_PATH_IMAGE049
。
由最小二乘拟合原理得到关于
Figure 698070DEST_PATH_IMAGE133
的线性方程组，其解的矩阵形式如下：
Figure 154459DEST_PATH_IMAGE134
在本发明实施例中，分段曲线函数是通过分段拟合线段的斜线近似拟合的。因此，一方面采用线性拟合的方式便于自动控制；另一方面根据上述的系列等流角平面（等流速角曲线）上的斜率表征钢包在匀速倾翻铁水情况下的倾翻角速度的大小。
假定当前拟合分段为第
Figure 660658DEST_PATH_IMAGE135
段，该线性拟合分段内包含
Figure 518892DEST_PATH_IMAGE136
个采样点，则该 段拟合直线的方程（7）如下：
Figure 68823DEST_PATH_IMAGE137
（7）；
通过最小二乘拟合原理得到关于
Figure 12508DEST_PATH_IMAGE133
的线性方程组可知，对于多项式构成的 函数中令
Figure 820933DEST_PATH_IMAGE138
=1，即为直线拟合。因此，上式中直线斜率
Figure 533674DEST_PATH_IMAGE139
，及直线截距
Figure 520084DEST_PATH_IMAGE140
由下式（8）求得：
Figure 685486DEST_PATH_IMAGE141
（8）；
若该拟合段的起始点前有
Figure 517176DEST_PATH_IMAGE142
个采样点，则上式中
Figure 366315DEST_PATH_IMAGE143
，上式中的
Figure 523626DEST_PATH_IMAGE144
，根据前述的通过应用逼近替代算法求 取等流速角曲线函数值的方法，可求得对应倾角值。将
Figure 176325DEST_PATH_IMAGE145
带入上面的矩阵方程（8），即 可得到该线段拟合直线的斜率和截距值。
根据钢包的铁水匀速倾翻过程特性曲线（等流速角曲线）的拟合原理，当前的等流 速角曲线能够被拟合划分为各段端点重合的
Figure 329482DEST_PATH_IMAGE138
个直线段，且倾翻过程的每一段的运行时间 标示为
Figure 16815DEST_PATH_IMAGE146
，为了保证钢包倾翻过程平稳连续，设定在倾翻角度φ≤
Figure 345028DEST_PATH_IMAGE147
范围内令 铁水包的倾翻速度与拟合直线段的第一段的速度相同，并根据拟合原理处理后各个分段的 运行时间与期望倾翻运行时间
Figure 219443DEST_PATH_IMAGE056
存在如下关系，即，
步骤S6，所述建立所述分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，获得基准倾翻速度值，具体为：
Figure 658515DEST_PATH_IMAGE148
Figure 951087DEST_PATH_IMAGE149
为铁水倾倒过程中，铁水未流出包口时的线性拟合段的倾翻角速度；
Figure 715781DEST_PATH_IMAGE052
为铁水倾倒过程中，有铁水流出后的第一线性拟合段的倾翻角速度；
Figure 343071DEST_PATH_IMAGE053
为铁水流出后第i个线性拟合段的倾翻角速度；
Figure 835101DEST_PATH_IMAGE054
为铁水流出后第j个线性拟合段的倾翻角速度
Figure 231448DEST_PATH_IMAGE150
；
Figure 901463DEST_PATH_IMAGE056
为期望倾翻运行时间；
Figure 16050DEST_PATH_IMAGE151
，
Figure 813236DEST_PATH_IMAGE152
为基准倾翻速度值；
Figure 64089DEST_PATH_IMAGE153
，
Figure 905006DEST_PATH_IMAGE154
表示拟合线段第
Figure 506888DEST_PATH_IMAGE017
段前后端点基于基本分段单位
Figure 343651DEST_PATH_IMAGE063
的计数值，
Figure 714589DEST_PATH_IMAGE155
表示基于拟合直线的方程（7）按系列等流速角曲线上倾翻角度
Figure 991987DEST_PATH_IMAGE156
对应的函数关系。
基于步骤S6，可以得到在满足设定的期望倾翻运行时间为
Figure 815586DEST_PATH_IMAGE056
的情况下，并自主规 划后的各个拟合线段上的倾翻装置基准倾翻速度值，该值由下式求得：
Figure 688995DEST_PATH_IMAGE157
；
当无需矫正时，期望角速度为：
Figure 914440DEST_PATH_IMAGE158
；
当需要矫正时，期望角速度为：
Figure 362739DEST_PATH_IMAGE159
，
上式中
Figure 673635DEST_PATH_IMAGE017
表示为当前倾翻过程处于第
Figure 849270DEST_PATH_IMAGE017
个拟合线性段，
Figure 194801DEST_PATH_IMAGE160
；
Figure 548422DEST_PATH_IMAGE161
表示为拟合线段第
Figure 346613DEST_PATH_IMAGE017
段后端点基于基本分段单位
Figure 827404DEST_PATH_IMAGE063
的计数值；
Figure 27442DEST_PATH_IMAGE064
表示用于设定倾翻角速度矫正的矫正周期；
Figure 551964DEST_PATH_IMAGE162
，
Figure 837452DEST_PATH_IMAGE066
表示基于控制系统离散控制的自动倾翻控制采样调节周期；
Figure 182038DEST_PATH_IMAGE067
表示当前PLC系统已经监测到系统经过的矫正周期的次数。
在本发明的第二实施例中，还提供一种控制系统，结合图7至图9，其采用所述铁水倾翻控制方法，所述控制系统包括：
倾翻角速度自主规划单元，用于根据输入不同类型铁水罐的额定负载量、铁水容量、钢包倾倒铁水的倾翻角度的范围、倾翻过程期望时间、拟合精度信息，通过逼近替代算法，求取与所述流出体积对应的倾翻角度值；并将流出体积与倾翻角度值构造一等流速坐标系；通过获取所述等流速坐标系上一组坐标点，采用相邻点斜率阈值判断法，根据相邻坐标点的斜率近似程度将所述坐标点分成多个拟合组；基于所述拟合组，获取当前线段与下一段近似线段的分界点，相邻的所述分界点构成待拟合的线段；根据最小二乘法，对相邻的所述分界点之间的采样点进行拟合，以获得分段拟合线段；建立所述分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，将满足匀速倾翻铁水的期望倾翻速度曲线拟合为多段匀速倾翻的线性化曲线，获得基准倾翻速度值；基于所述基准倾翻速度值，获取期望角速度；
角速度矫正单元，用于根据期望倾翻速度曲线上各拟合的多段匀速倾翻的线性化曲线上的线性化分段的斜率、截距值、调节周期设定值、及检测到的倾翻角度值，对自动倾翻过程的期望倾翻角速度值进行校准；
位移检测单元，用于检测驱动油缸的位移值，将所述位移值通过位移模拟信号转化为数字信号；
位移校准单元，用于根据检测的所述位移值得到校准位移值，并将所述校准位移值作为位移补偿控制的参考值；
倾翻角度计算单元，用于根据所述位移值，获取所述钢包当前的倾翻角度值；
倾翻角速度计算单元，用于根据倾翻角度值，计算所述钢包当前的倾翻角速度值；
倾翻角速度模糊PID控制器，参见图8，包括角速度模糊控制器、PID控制器和参数 整定单元；其中，参数整定单元以所述角速度模糊控制器的输出
Figure 236582DEST_PATH_IMAGE163
、
Figure 463164DEST_PATH_IMAGE164
、
Figure 970368DEST_PATH_IMAGE070
作为所述PID 控制器的比例、积分、微分环节的调节参数，并根据所述倾翻角速度值和期望倾翻角速度值 的偏差，以控制钢包自动倾翻的等流速；
位移校正控制器，参见图9，其包括位移模糊控制器和PID控制器，用于根据所述校准位移值，控制校准补偿；
比例阀控制器，用于根据比例阀控制信号控制比例阀动作，以对钢包两侧驱动油缸的伸出速度进行调整。
控制系统通过采用控制角速度实现高精度匀速倾翻铁水控制的同时，控制位移使两个驱动油缸在运行过程中保持位移同步校正，保证钢包内铁水截面基本处于水平状态，避免倾翻过程中两主驱动臂受力不均衡造成的安全隐患。另外，通过本发明的控制系统，还降低了倾翻过程中人工干预的次数，提高了倾翻操作的连续性，进而提高了铸铁的效率。
在本发明实施例的控制系统中，结合图10，实时倾翻角
Figure 527383DEST_PATH_IMAGE156
可根据油缸位移传感器 检测油缸实际伸出行程并结合下式计算得到：
Figure 702012DEST_PATH_IMAGE165
，其中，
Figure 568337DEST_PATH_IMAGE166
为位移检测单元检测到油缸实际伸长量的校正值，由于设计要求、制造工艺误 差等因素对于油缸实际伸长量的影响，即便在钢包竖直放置的状况下，检测到实际伸长量 的数值也会出现不同的情况。为此，在位移检测单元设置校准环节，采用校准位移作为油缸 实际伸长量的控制目标值（将在后续进行详细说明），用于补偿因制造工艺误差等原因造成 的油缸实际伸长量间的差异。
Figure 828417DEST_PATH_IMAGE087
为旋转支撑点与油缸固定点之间的旋转臂。
通过控制系统的倾翻角速度计算单元可以得到当前钢包的倾翻角速度
Figure 687658DEST_PATH_IMAGE167
，
Figure 716793DEST_PATH_IMAGE168
在控制系统中需要进行离散化处理。根据角速度调节的稳定度、实时性等要求设 定实时角速度的计算采样周期为
Figure 19599DEST_PATH_IMAGE169
。其中，
Figure 501396DEST_PATH_IMAGE066
表示基于控制系统离散控制的自动倾翻控 制采样调节周期，
Figure 665792DEST_PATH_IMAGE170
为一正整数，则：
Figure 549434DEST_PATH_IMAGE171
，其中，
Figure 23141DEST_PATH_IMAGE172
为以
Figure 992234DEST_PATH_IMAGE173
周期的采样间隔。
进一步地，在本发明实施例的控制系统中，将角速度矫正单元的输出
Figure 461786DEST_PATH_IMAGE174
作为钢包 自动倾翻控制的期望倾翻速度，通过用倾翻油缸位移传感器检测到的油缸实际伸长量经倾 翻角速度计算单元转换计算得到的倾翻角速度
Figure 465514DEST_PATH_IMAGE175
作为倾翻角速度实际值。相应地，计算倾 翻角速度误差
Figure 844543DEST_PATH_IMAGE176
及倾翻角速度误差变化率
Figure 300932DEST_PATH_IMAGE177
；其中，
倾翻角速度误差
Figure 807131DEST_PATH_IMAGE178
。
倾翻角速度误差变化率
Figure 399786DEST_PATH_IMAGE179
。
由于在本发明实施例的控制系统中所涉及的一类锥筒形钢包的铁水倾翻过程需通过多段倾翻速度不同的斜线段拟合表征。因此，仅应用一组PID控制参数无法达到期望的控制效果。在此，将倾翻角速度误差、及倾翻角速度误差变化率作为倾翻角速度模糊PID控制器的输入量（模拟控制器构造如图8所示）。
倾翻角速度模糊PID控制器的输入信号经量化处理后在各自模糊论域的模糊零（ZO）附近选用三角型隶属函数进行模糊化处理，这样能够保证控制系统在偏差、偏差变化率在接近零的范围内有较高的系统灵敏性；同时，该倾翻角速度模糊PID控制器的各语言在远离模糊论域的模糊零的模糊论域区间上都可以选择高斯型隶属函数，这样使得控制系统的输入、输出距离期望值存在较大偏差时，不至于因为反应过度而导致控制系统的控制出现较大的超调，从而影响系统控制的稳定性。
倾翻角速度模糊PID控制器的推理规则为：
Figure 480875DEST_PATH_IMAGE180
，采用模糊推理合 成法则。其中，
Figure 158981DEST_PATH_IMAGE181
，
Figure 967406DEST_PATH_IMAGE182
分别是倾翻角速度误差信号、及倾翻角速度误差变化率信号模糊化后 的语言子集。
由上面的推理规则可以得到总的模糊关系
Figure 680147DEST_PATH_IMAGE183
，根据模糊系统推理合成规则可以求 得相应的输出语言变量域上的模糊集合：
Figure 400978DEST_PATH_IMAGE184
；
其中，“°”表示模糊关系的合成运算，“×”表示模糊推理中的取小运算；
经过推理后得到的输出量是一个模糊集合
Figure 831959DEST_PATH_IMAGE185
，该模糊集合
Figure 679961DEST_PATH_IMAGE185
选择重心法进行清晰 化处理，清晰化输出量公式如下：
Figure 512788DEST_PATH_IMAGE186
其中，
Figure 404520DEST_PATH_IMAGE187
为模糊语言值，
Figure 322798DEST_PATH_IMAGE188
为
Figure 475955DEST_PATH_IMAGE189
的隶属度，得到倾翻角速度模糊PID控制器 的输出量
Figure 897709DEST_PATH_IMAGE190
、
Figure 225922DEST_PATH_IMAGE164
、
Figure 365916DEST_PATH_IMAGE191
；
将输出量
Figure 821300DEST_PATH_IMAGE068
、
Figure 363139DEST_PATH_IMAGE164
、
Figure 862254DEST_PATH_IMAGE192
作为倾翻角速度模糊PID控制器的比例、积分、微分增益整 定参数。通过以倾翻角速度误差
Figure 489544DEST_PATH_IMAGE176
和倾翻角速度误差变化率
Figure 981574DEST_PATH_IMAGE193
作为倾翻角速度模糊PID 控制器的输入量，并根据PID控制器计算公式计算比例阀控制器的主给定
Figure 377921DEST_PATH_IMAGE194
。
Figure 47936DEST_PATH_IMAGE195
。
为了提高运行平稳及满足设计精度，在位移检测单元设置校准环节中，采用校准位移作为油缸实际伸长量的控制目标值，具体过程如下。
本发明实施例中的铁水倾翻装置的主驱动机构为两侧的主倾翻油缸，将倾翻速度 模糊PID控制器的输出值作为比例阀控制器的期望开度
Figure 162523DEST_PATH_IMAGE194
直接控制双油缸动作，可能会出 现两侧的主倾翻油缸在倾翻过程中伸出速度不均，导致发生铁水倾翻装置两侧受力不均的 问题。一旦出现主倾翻油缸受力不均的情况，不仅影响出铁效率，更关系铁水倾翻操作的安 全。而通过位移矫正控制器，通过检测两侧主倾翻油缸实时的位移偏差以及各自对应的位 移与期望位移值的偏差，判断当前倾翻运行状态。同时，根据期望开度
Figure 694129DEST_PATH_IMAGE194
的值以实现两侧的 主倾翻油缸的同步控制，具体操作如下：
步骤001、经A/D转换模块实时采集液压缸检测位移值
Figure 210561DEST_PATH_IMAGE196
、
Figure 51479DEST_PATH_IMAGE197
；
步骤002、逻辑判断，系统程序是否接收到重新计算调整量指令，是则顺序执行；否则跳转至步骤S6；
步骤003、逻辑判断，检测位移值
Figure 653361DEST_PATH_IMAGE196
、
Figure 490124DEST_PATH_IMAGE197
是否满足下式(9)：
Figure 861062DEST_PATH_IMAGE198
（9）；
是则顺序执行，否则需要将铁水罐倾翻回位（倾翻0°位置），使其保持竖直放置状态，然后在触摸屏上发出重新校准位移命令，系统程序返回至步骤S2；
步骤004、按式（10）计算液压缸位移检测值
Figure 872880DEST_PATH_IMAGE196
、
Figure 696480DEST_PATH_IMAGE197
的平均值
Figure 835468DEST_PATH_IMAGE199
；
Figure 60913DEST_PATH_IMAGE200
（10）；
步骤005、按式（11）计算每个液压缸的位移调整量；
Figure 509212DEST_PATH_IMAGE201
（11）；
步骤006、按式（13）计算每个液压缸的校准位移；
Figure 85687DEST_PATH_IMAGE202
（12）；
其中，n表示第n个液压缸，n为正整数。
步骤007、按式（13）计算控制器位移目标值
Figure 261322DEST_PATH_IMAGE203
；
Figure 341274DEST_PATH_IMAGE204
（13）；
步骤008、计算液压缸位移误差及液压缸位移误差变化率；其中，液压缸位移误差 为：
Figure 694895DEST_PATH_IMAGE205
，液压缸位移误差变化率为：ecx=dex/dt。
步骤009、、将上步处理后的信号作为角速度模糊控制器的输入量，进行模糊化，模 糊推理及清晰化处理，得到角速度模糊控制器的输出量
Figure 758666DEST_PATH_IMAGE206
、
Figure 973877DEST_PATH_IMAGE207
、
Figure 908335DEST_PATH_IMAGE208
；
步骤010、、将
Figure 698437DEST_PATH_IMAGE206
、
Figure 983925DEST_PATH_IMAGE207
、
Figure 758153DEST_PATH_IMAGE208
作为PID控制器的比例、积分、微分增益整定参数；
步骤011、、以位移误差ex和误差变化率ecx作为PID控制器的输入，按PID控制器计 算公式（15）计算比例阀控制器的附加给定
Figure 547117DEST_PATH_IMAGE209
；
Figure 773699DEST_PATH_IMAGE210
（15）；
其中，
Figure 280904DEST_PATH_IMAGE172
为采样间隔，
Figure 103498DEST_PATH_IMAGE211
、
Figure 278127DEST_PATH_IMAGE212
、
Figure 144452DEST_PATH_IMAGE208
是位移模糊控制器输出给PID控制器的比例、积 分、微分参数增益。
比例阀控制器将倾翻速度模糊PID控制器的控制输出
Figure 404532DEST_PATH_IMAGE194
作为主给定，附加给定
Figure 998193DEST_PATH_IMAGE209
合成比例阀控制信号
Figure 292908DEST_PATH_IMAGE213
，经数模转换器D/A后，输出至比例阀控制器，驱动比例阀动作。各比 例阀控制器输入信号按下式计算。
Figure 330134DEST_PATH_IMAGE214
。
在本发明的第三实施例中，还提供一种铁水倾翻装置，参见图11，其包括所述控制系统，所述铁水倾翻装置还包括：
倾翻机构本体，由固定底座、旋转倾翻铁水罐的支撑臂组成，其旋转倾翻支撑臂带动锁紧的铁水罐绕转轴倾翻；
倾翻驱动机构，由大载荷驱动油缸组成，驱动油缸的尾部安装油缸位移检测传感器，能够将油缸实时的伸长量转化为电信号输出；
限位连锁机构，包括倾翻起始、倾翻到位的限位开关，倾翻安全锁紧油缸的夹紧、松开到位的检测开关，倾翻极限保护检测开关，该机构传递的连锁信号作为判断倾翻状态的依据；
液压控制系统；
远程操作系统。
本发明的铁水包倾翻装置及铁水自动倾翻控制方法能够实现对于铁（钢）厂的一类锥筒型铁（钢）水罐载荷铁水的等流速铁水倾翻控制。使用该控制方法的倾翻装置具有操作平稳，对倾翻过程中铁水流量的变化响应速度快，铁水流速调节精度高，鲁棒性好的特点。该控制系统可根据铸铁工艺，设定倾翻过程时长，系统自动控制铁水倾翻过程按设定的工艺时间运行，满足多种工艺应用。使用该控制方法能显著提高铸铁机的铁水收得率，减少铁水浪费。同时，该装置仅需操作人员输入少量参数，就能智能化的规划倾翻控制方案，减少了以往生产中人力资源的投入，简化了相关操作，大大提高铸铁的工作效率。此外，尽管在此描述了说明性的实施例，但是范围包括具有基于本公开的等效要素、修改、省略、组合（例如，跨各种实施例的方案的组合）、调整或变更的任何和所有实施例。权利要求中的要素将基于权利要求中使用的语言进行宽泛地解释，而不限于本说明书中或在本申请的存续期间描述的示例。此外，所公开的方法的步骤可以以任何方式进行修改，包括通过重新排序步骤或插入或删除步骤。因此，意图仅仅将描述视为例子，真正的范围由以下权利要求及其全部等同范围表示。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述示例（或其一个或多个方面）可以彼此组合使用。在阅读以上描述之后，例如本领域普通技术人员可以使用其他实施例。而且，在以上详细描述中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图未请求保护的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。因此，以下权利要求作为示例或实施例结合到具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为单独的实施例，并且可以预期这些实施例可以以各种组合或置换彼此组合。应参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本发明的范围。

Claims (10)

1.一种铁水倾翻控制方法，其特征在于，其包括：
将钢包内的铁水容量分割为
Figure 737820DEST_PATH_IMAGE001
个相等的流出体积
Figure 83351DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 436972DEST_PATH_IMAGE003
作为等流速坐标系的横 坐标，
Figure 31901DEST_PATH_IMAGE004
；
获取钢包倾倒铁水的倾翻角度的范围，并基于预设角度作为一采样间隔，建立所述倾翻角度与铁水余液体积作为元素的数组；
基于所述数组及等流速角曲线上的倾翻角度值
Figure 761960DEST_PATH_IMAGE005
与流出体积
Figure 961997DEST_PATH_IMAGE006
之间的函数关 系，通过逼近替代算法，求取与所述流出体积
Figure 486519DEST_PATH_IMAGE006
对应的倾翻角度值
Figure 777866DEST_PATH_IMAGE005
；所述倾翻角 度值
Figure 46036DEST_PATH_IMAGE007
作为等流速坐标系的纵坐标；其中，
Figure 100580DEST_PATH_IMAGE008
为倾翻角度值索引值；
获取所述等流速坐标系上的作为采样点的一组坐标点，采用相邻点斜率阈值判断法，根据相邻坐标点的斜率近似程度将所述坐标点分成多个拟合组；并基于所述拟合组，获取当前线段与下一段近似线段的分界点，相邻的所述分界点构成待拟合的线段；
根据最小二乘法，对相邻的所述分界点之间的采样点进行拟合，以获得分段拟合线段；
建立所述分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，获得基准倾翻速度值；
基于所述基准倾翻速度值，获取期望角速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述流出体积为：
Figure 61583DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 834367DEST_PATH_IMAGE010
为铁水的重量，
Figure 640649DEST_PATH_IMAGE011
为铁水的密度；
所述预设角度设置为0.25°，则，所述倾翻角度与铁水余液体积之间对应的数组为：
Figure 815278DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 681603DEST_PATH_IMAGE013
。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述数组及等流速角曲线上的倾 翻角度值
Figure 941683DEST_PATH_IMAGE007
与流出体积
Figure 551656DEST_PATH_IMAGE006
之间的函数关系，通过逼近替代算法，求取与所述流出 体积
Figure 580792DEST_PATH_IMAGE006
对应的倾翻角度值
Figure 883597DEST_PATH_IMAGE014
；所述倾翻角度值
Figure 365394DEST_PATH_IMAGE015
作为等流速坐标系的纵坐标， 包括：
第一步骤：初始化，令倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 779058DEST_PATH_IMAGE016
以及系列等流速角曲线 上的倾翻角度值索引值
Figure 662700DEST_PATH_IMAGE008
设置为0；
第二步骤：系统逻辑判断当前倾翻角度值索引值是否满足（1）式，若满足条件顺序运行，否则系统判断当前的计算结束；
Figure 136407DEST_PATH_IMAGE017
，公式（1）；
第三步骤：逻辑判断倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 105500DEST_PATH_IMAGE016
是否小于380，满足条件则 顺序运行；
第四步骤：逻辑判断根据当前索引值
Figure 57276DEST_PATH_IMAGE016
对应的铁水余液体积与当前倾翻角度值索引值
Figure 61004DEST_PATH_IMAGE018
对应的系列等流速角曲线上以
Figure 705612DEST_PATH_IMAGE019
为基础单位的铁水余液体积是否满足下式（2）：
Figure 162001DEST_PATH_IMAGE020
，公式（2）
满足式（2），则顺序执行第五步骤，否则执行第六步骤；
第五步骤：将索引值
Figure 917467DEST_PATH_IMAGE021
加1，然后跳转到第三步骤继续运行；
第六步骤：将搜寻到的当前索引值
Figure 510122DEST_PATH_IMAGE022
赋值给倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 325632DEST_PATH_IMAGE021
， 下一个循环程序开始搜寻结果时从该索引值开始；
第七步骤：将搜寻到的倾翻角度与铁水余液体积数组的索引值
Figure 269317DEST_PATH_IMAGE016
带入下式（3）：
Figure 828474DEST_PATH_IMAGE023
，公式（3）
判断条件是否满足，满足则顺序运行第八步骤，否则跳转至第九步骤；
第八步骤：选取当前索引值
Figure 541215DEST_PATH_IMAGE016
对应的倾翻角
Figure 262047DEST_PATH_IMAGE024
逼近替代当前系列等流速角曲线上的倾 翻角度值
Figure 693028DEST_PATH_IMAGE007
；
第九步骤：选取当前索引值
Figure 790297DEST_PATH_IMAGE016
-1对应的倾翻角
Figure 623124DEST_PATH_IMAGE025
逼近替代当前系列等流速角曲线 上的倾翻角度值
Figure 514856DEST_PATH_IMAGE007
；
第十步骤：将倾翻角度值索引值
Figure 427275DEST_PATH_IMAGE018
的值加1后赋值给
Figure 328234DEST_PATH_IMAGE018
，然后跳转到第二步骤继续运行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述斜率近似程度通过用一满足置信区间 的阈值
Figure 749988DEST_PATH_IMAGE026
表征；根据斜率近似程度将所有所述坐标点分成多个拟合组内的采样点应该满足 下式（4）：
Figure 78202DEST_PATH_IMAGE027
公式（4），
其中，
Figure 218196DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 922847DEST_PATH_IMAGE029
表示相邻点斜率的精度控制程度；
Figure 464687DEST_PATH_IMAGE030
的取值范围为[1,5]。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
将全部所述采样点的坐标数据带入式（4），并从第
Figure 963801DEST_PATH_IMAGE031
点开始，连续计算超过3组坐标点
Figure 591091DEST_PATH_IMAGE032
，当计算结果都不满足公 式（4）时，选取
Figure 833854DEST_PATH_IMAGE033
作为当前直线段与下段近似直线段的分界点，以将所述等流速 角曲线划分为
Figure 230200DEST_PATH_IMAGE034
个拟合线性段。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据最小二乘法，对相邻的所述分界点之间的采样点进行拟合，以获得分段拟合线段，具体包括；
若所述采样点的给定数据
Figure 900216DEST_PATH_IMAGE035
，在函数类
Figure 14803DEST_PATH_IMAGE036
中,求
Figure 795677DEST_PATH_IMAGE037
，使误差的 平方和最小，满足下式（5）
Figure 312109DEST_PATH_IMAGE038
，公式（5）；
若所述采样点的给定数据点
Figure 153026DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure 754908DEST_PATH_IMAGE036
为所有次数不超过
Figure 339473DEST_PATH_IMAGE040
的多 项式构成的函数，则最小二乘法拟合表示为求
Figure 710412DEST_PATH_IMAGE041
，其中，
Figure 722230DEST_PATH_IMAGE042
为拟合后多项式函数中
Figure 280251DEST_PATH_IMAGE043
项的拟合系数，
使下式（6）成立：
Figure 668507DEST_PATH_IMAGE044
，公式（6），
Figure 893952DEST_PATH_IMAGE045
为
Figure 76671DEST_PATH_IMAGE046
的多元函数，由多元函数求极值的必要条件得：
Figure 653146DEST_PATH_IMAGE047
,
Figure 579514DEST_PATH_IMAGE048
。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，获得基准倾翻速度值，具体包括：
Figure 659465DEST_PATH_IMAGE049
，
Figure 278665DEST_PATH_IMAGE050
为铁水倾倒过程中，铁水未流出包口时的线性拟合段的倾翻角速度；
Figure 76857DEST_PATH_IMAGE051
为铁水倾倒过程中，有铁水流出后的第一线性拟合段的倾翻角速度；
Figure 806916DEST_PATH_IMAGE052
为铁水流出后第i个线性拟合段的倾翻角速度；
Figure 741374DEST_PATH_IMAGE053
为铁水流出后第j个线性拟合段的倾翻角速度
Figure 797054DEST_PATH_IMAGE054
；
Figure 88402DEST_PATH_IMAGE055
为期望倾翻运行时间；
Figure 356572DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure 411116DEST_PATH_IMAGE057
为基准倾翻速度值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
当无需矫正时，期望角速度为：
Figure 372118DEST_PATH_IMAGE058
；
当需要矫正时，期望角速度为：
Figure 879323DEST_PATH_IMAGE059
，
上式中
Figure 951184DEST_PATH_IMAGE016
表示为当前倾翻过程处于第
Figure 125814DEST_PATH_IMAGE016
个拟合线性段，
Figure 992139DEST_PATH_IMAGE060
；
Figure 252219DEST_PATH_IMAGE061
表示为拟合线段第
Figure 862191DEST_PATH_IMAGE016
段后端点基于基本分段单位
Figure 891327DEST_PATH_IMAGE062
的计数值；
Figure 662974DEST_PATH_IMAGE063
表示用于设定倾翻角速度矫正的矫正周期；
Figure 410350DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure 89593DEST_PATH_IMAGE065
表示基于PLC离散控制的自动倾翻控制采样调节周期；
Figure 973236DEST_PATH_IMAGE066
表示当前PLC系统已经监测到系统经过的矫正周期的次数。
9.一种控制系统，其采用权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制系统包括：
倾翻角速度自主规划单元，用于根据输入不同类型钢包的额定负载量、铁水容量、钢包的包壁角、钢包倾倒铁水的倾翻角度的范围、倾翻期望时间、拟合精度信息，通过逼近替代算法，求取与所述流出体积对应的倾翻角度值；并将流出体积与倾翻角度值构造一等流速坐标系；通过获取所述等流速坐标系上一组坐标点，采用相邻点斜率阈值判断法，根据相邻坐标点的斜率近似程度将所述坐标点分成多个拟合组；基于所述拟合组，获取当前线段与下一段近似线段的分界点，相邻的所述分界点构成待拟合的线段；根据最小二乘法，对相邻的所述分界点之间的采样点进行拟合，以获得分段拟合线段；建立所述分段拟合线段的运行时间与期望倾翻运行时间的关系函数，将满足匀速倾翻铁水的期望倾翻速度曲线拟合为多段匀速倾翻的线性化曲线，获得基准倾翻速度值；基于所述基准倾翻速度值，获取期望角速度；
角速度矫正单元，用于根据期望倾翻速度曲线上各拟合的多段匀速倾翻的线性化曲线上的线性化分段的斜率、截距值、调节周期设定值、及检测到的倾翻角度值，对自动倾翻过程的期望倾翻角速度值进行校准；
位移检测单元，用于检测驱动油缸的位移值，将所述位移值通过位移模拟信号转化为数字信号；
位移校准单元，用于根据检测的所述位移值得到校准位移值，并将所述校准位移值作为位移补偿控制的参考值；
倾翻角度计算单元，用于根据所述位移值，获取所述钢包当前的倾翻角度值；
倾翻角速度计算单元，用于根据倾翻角度值，计算所述钢包当前的倾翻角速度值；
倾翻角速度模糊PID控制器，包括角速度模糊控制器、PID控制器和参数整定单元；其 中，参数整定单元以所述角速度模糊控制器的输出
Figure 446942DEST_PATH_IMAGE067
、
Figure 150456DEST_PATH_IMAGE068
、
Figure 102232DEST_PATH_IMAGE069
作为所述PID控制器的比 例、积分、微分环节的调节参数，并根据所述倾翻角速度值和期望倾翻角速度值的偏差，以 控制钢包自动倾翻的等流速；
位移校正控制器，其包括位移模糊PID控制器，用于根据所述校准位移值，控制校准补偿；
比例阀控制器，用于根据比例阀控制信号控制比例阀动作，以对钢包两侧驱动油缸的伸出速度进行调整。
10.一种铁水倾翻装置，其包括权利要求9所述的控制系统，其特征在于，还包括：
倾翻机构本体，由固定底座、旋转倾翻铁水罐的支撑臂组成，其旋转倾翻支撑臂带动锁紧的铁水罐绕转轴倾翻；
倾翻驱动机构，由大载荷驱动油缸组成，驱动油缸的尾部安装油缸位移检测传感器，能够将油缸实时的伸长量转化为电信号输出；
限位连锁机构，包括倾翻起始、倾翻到位的限位开关，倾翻安全锁紧油缸的夹紧、松开到位的检测开关，倾翻极限保护检测开关，该机构传递的连锁信号作为判断倾翻状态的依据；
液压控制系统；
远程操作系统。
CN202210159430.2A 2022-02-22 2022-02-22 一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置 Active CN114210961B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210159430.2A CN114210961B (zh) 2022-02-22 2022-02-22 一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210159430.2A CN114210961B (zh) 2022-02-22 2022-02-22 一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114210961A CN114210961A (zh) 2022-03-22
CN114210961B true CN114210961B (zh) 2022-06-14

Family

ID=80709170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210159430.2A Active CN114210961B (zh) 2022-02-22 2022-02-22 一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114210961B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2072161A1 (de) * 2007-12-17 2009-06-24 Reis Robotics GmbH & Co. Maschinenfabrik Verfahren zur Steuerung einer Ausgießbewegung eines Gießlöffels
CN109834250A (zh) * 2019-03-29 2019-06-04 马鞍山市致呈机电有限公司 一种移动式钢（铁）水罐倾翻设备及浇铸方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2166027C (en) * 1994-12-28 2005-08-30 Robert J. Koffron Yield metal pouring system
JPH1094870A (ja) * 1996-09-26 1998-04-14 Hitachi Metals Ltd 自動注湯方法
CN204621067U (zh) * 2015-05-15 2015-09-09 秦皇岛秦冶重工有限公司 钢包倾翻装置
CN107335788B (zh) * 2017-05-22 2019-03-01 共享智能装备有限公司 一种电炉出铁过程中出铁量的称量方法
CN108637234A (zh) * 2018-06-05 2018-10-12 上海梁源科技发展有限公司 一种鱼雷罐车自动倾倒出铁系统的控制方法
CN111809016B (zh) * 2020-06-09 2021-11-05 中冶南方工程技术有限公司 转炉自动出钢方法及转炉系统
CN113102738A (zh) * 2021-04-28 2021-07-13 厦门大铸智能装备有限公司 一种自动化浇铸机构及系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2072161A1 (de) * 2007-12-17 2009-06-24 Reis Robotics GmbH & Co. Maschinenfabrik Verfahren zur Steuerung einer Ausgießbewegung eines Gießlöffels
CN109834250A (zh) * 2019-03-29 2019-06-04 马鞍山市致呈机电有限公司 一种移动式钢（铁）水罐倾翻设备及浇铸方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114210961A (zh) 2022-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8875960B2 (en) Tilting-type automatic molten metal pouring method, tilting control system, and storage medium having tilting control program stored therein
CN103642972B (zh) 转炉出钢温度智能优化控制系统
CN111304406B (zh) 一种钢包底吹氩控制方法及装置
KR20090010962A (ko) 자동주탕 제어방법 및 레이들용 경사이동 제어프로그램이 기억된 기억매체
EP2143513A1 (en) Tilting automatic pouring method and storage medium
JP7107444B2 (ja) 溶銑温度の制御方法、操業ガイダンス方法、高炉の操業方法、溶銑の製造方法、溶銑温度の制御装置および操業ガイダンス装置
CN112347530B (zh) 一种炼钢转炉出钢时间的计算方法
CN106636530A (zh) 一种转炉炼钢温度预报方法及服务器
CN114210961B (zh) 一种铁水倾翻控制方法、控制系统及铁水倾翻装置
CN108486300B (zh) 布料器倾动机构及该机构的控制方法
CN101985168B (zh) 熔体阳极板定量浇铸控制方法
CN103194574B (zh) 一种vod精炼终点碳含量预报模型的动态调整方法
JPH0586410A (ja) 高炉炉頂における原料装入制御方法
CN110328357B (zh) 钢水浇注控制方法及浇注车
CN1603424A (zh) 一种基于智能复合动态模型的有副枪转炉吹炼控制方法
JP6601631B2 (ja) 溶融金属精錬容器からの排滓量の推定方法および溶融金属の精錬方法
US6125918A (en) Method for measurement of amount of liquid metal in casting furnace
CN111518980A (zh) 一种转炉终点碳含量预报模型的修正方法和系统
CN115167139B (zh) 一种基于新型运动轨迹规划的三维天车递归滑模控制方法
CN113362903B (zh) 一种大型转炉tsc阶段智能添加石灰的方法
CN113549723B (zh) 基于并罐高炉的偏斜检测及校正方法、装置及存储介质
CN115584375A (zh) 一种基于图像识别的转炉自动出钢的方法及系统
CN115018155B (zh) 一种基于转炉液面深度的出钢重量预测方法
CN111120460A (zh) 一种脱硫倾翻液压系统的控制方法
US4043801A (en) Method of simultaneously controlling temperature and carbon content of molten steel at the end-point in oxygen top-blown converter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant