CN115488307B - 一种结晶器振动控制方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种结晶器振动控制方法、装置、设备及介质，该方法包括：下发结晶器振动时预设的非正弦振动位置曲线至非正弦振动执行模块，其中，非正弦振动位置曲线的一个振动周期包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线，第一振动曲线和第二振动曲线相互连续且振动频率不同、振幅相同；调节非正弦振动位置曲线的振动特征参数，以通过非正弦振动执行模块控制结晶器做非正弦振动。通过本申请中的两段式振动曲线，可有效增加负滑脱时间，提升结晶器的润滑效果，减少漏钢事故，且非正弦振动位置曲线只与工艺参数相关，控制参数较少，既保证了振动速度的连续平稳，也确保了加速度的变化更加平缓。
Description
技术领域
本发明涉及冶金自动化技术领域，尤其涉及一种结晶器振动控制方法、装置、设备及介质。
背景技术
连铸坯生产过程中，钢水从凝固到成型是在连铸生产线中完成的。连铸结晶器作为连铸机中最重要的组成部分，对冷却传热、凝固成型、钢液净化及控制连铸坯质量具有重要作用。在钢水浇铸过程中，结晶器按照一定规律进行振动，以保证连铸坯与结晶器壁间保持润滑，防止初凝坯壳与结晶器黏结而发生漏钢事故。
随着人们对结晶器振动原理的不断深入研究，结晶器振动波形也在随之改变，目前结晶器的振动方式主要有正弦振动和非正弦振动两种方式。其中正弦振动主要依靠振频和振幅来调节振动方式，调控手段单一，而提高连铸坯拉速作为提高生产率的重要手段之一，使用传统的正弦振动方式在提高拉速过程中会削弱负滑脱作用，不利于铸坯顺利脱模。
为解决结晶器正弦振动过程中负滑脱作用弱的问题，部分技术中使用非正弦振动，该方法可增大保护渣的消耗量，提高结晶器润滑条件，减少铸坯黏结。然而，现有技术中在设计结晶器非正弦振动时，需要引入多种参数，且得到的负滑脱时间过短、加速度变化突然，依然无法有效减少高拉速连铸胚生产过程中的表面裂纹、振痕以及漏钢事故。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种结晶器振动控制方法、装置、设备及介质，以解决上述问题。
为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。
于本申请的一实施例中，提供了一种结晶器振动控制方法，所述方法包括：
下发结晶器振动时预设的非正弦振动位置曲线至非正弦振动执行模块，其中，所述非正弦振动位置曲线的一个振动周期包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线，所述第一振动曲线和第二振动曲线相互连续且振动频率不同、振幅相同；
调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数，以通过所述非正弦振动执行模块控制所述结晶器做非正弦振动。
于本申请的一实施例中，所述振动特征参数包括振幅、振动周期和非正弦因子，所述非正弦因子包括结晶器最大振动位置和最小振动位置的时间差值与所述振动周期的比值，一个周期内的非正弦振动位置曲线的表示方式包括：
其中，s为所述非正弦因子，T为所述振动周期，h为所述振幅；
所述非正弦振动位置曲线中，为在x∈(0，sT)内上升的所述第一振动曲线，为在x∈(sT，T)内下降的所述第二振动曲线。
于本申请的一实施例中，调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数后，还包括：
获取所述结晶器非正弦振动时的第一周期内实际位置；
基于调节振动特征参数后的第一非正弦振动位置曲线得到结晶器非正弦振动的第一周期内预设位置；
将所述第一周期内实际位置与所述第一周期内预设位置进行比对，得到位置偏差；
根据所述位置偏差对所述第一非正弦振动位置曲线进行线性递推最佳误差估计，得到最佳误差估计结果；
获取所述结晶器根据所述第一非正弦振动位置曲线做非正弦振动时因控制干扰和测量噪声造成的无效位置信息；
根据所述最佳误差估计结果过滤所述非正弦振动位置曲线中的无效位置信息，得到新的非正弦振动位置曲线。
于本申请的一实施例中，根据所述最佳误差估计结果过滤所述非正弦振动位置曲线中的无效位置信息后，还包括：
根据所述位置偏差对第二周期的非正弦振动位置曲线进行比例积分调节，得到第二非正弦振动位置曲线，所述第二周期为所述第一周期的下一周期；
根据所述第二非正弦振动位置曲线实时调节所述结晶器的位置，实现非正弦振动过程中结晶器的实际位置与预设位置的实时跟随。
于本申请的一实施例中，根据所述第二非正弦振动位置曲线实时调节所述结晶器的位置后，还包括：
根据所述第一非正弦振动位置曲线获取所述结晶器非正弦振动时的第一周期内振动中心位置；
将所述第一周期内振动中心位置与所述第一周期内实际位置进行比对，得到中心位置补偿偏差；
根据所述第二非正弦振动位置曲线获取第二周期内预设位置，将所述第一周期内预设位置与所述第二周期内预设位置进行比对，得到前馈控制位置偏差；
根据所述中心位置补偿偏差和前馈控制位置偏差对所述第二非正弦振动位置曲线进行前馈控制，得到第三非正弦振动位置曲线；
根据所述第三非正弦振动位置曲线控制所述非正弦振动执行模块中多个振动油缸的振动，以减小所述多个振动油缸的同步误差。
于本申请的一实施例中，调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数后，还包括：
根据预设的振动周期数量对多个周期的非正弦振动位置曲线进行伺服控制，得到伺服控制后的多个周期的非正弦振动位置曲线；
根据所述伺服控制后的多个周期的非正弦振动位置曲线生成非正弦振动控制指令；
将所述非正弦振动控制指令传输至所述非正弦振动执行模块，以控制所述振动执行模块中的多个振动油缸对所述结晶器做非正弦振动。
于本申请的一实施例中，调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数后，还包括：
获取当前时刻所述结晶器的位置信息，以及非正弦振动执行模块中多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息；
判断所述结晶器的位置信息和所述多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息是否在预设的异常信息阈值范围内；
若所述结晶器的位置信息和所述多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息在预设的异常信息阈值范围内，则确定结晶器非正弦振动出现异常并生成振动异常预警。
于本申请的一实施例中，提供了一种结晶器振动控制装置，所述装置包括：
振动控制模块，用于下发结晶器振动时预设的非正弦振动位置曲线至非正弦振动执行模块，其中，所述非正弦振动位置曲线的一个振动周期包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线，所述第一振动曲线和第二振动曲线相互连续且振动频率不同、振幅相同；
参数调节模块，用于调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数，以通过所述非正弦振动执行模块控制所述结晶器做非正弦振动。
于本申请的一实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的结晶器振动控制方法的步骤。
于本申请的一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的结晶器振动控制方法的步骤。
上述结晶器振动控制方法、装置、计算机设备及存储介质所实现的方案中，下发结晶器振动时预设的非正弦振动位置曲线至非正弦振动执行模块，其中，所述非正弦振动位置曲线的一个振动周期包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线，所述第一振动曲线和第二振动曲线相互连续且振动频率不同、振幅相同；调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数，以通过所述非正弦振动执行模块控制所述结晶器做非正弦振动。通过包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线的非正弦振动位置曲线，可有效增加负滑脱时间，提升结晶器的润滑效果，减少漏钢事故，且非正弦振动位置曲线只与工艺参数相关，控制参数较少，既保证了振动速度的连续平稳，也确保了加速度的变化更加平缓。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法的实施环境示意图；
图2是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法的流程示意图；
图3是本申请的另一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法的流程示意图；
图4是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法中某一振动周期内的非正弦振动位置曲线示意图；
图5是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法中某一振动周期内的非正弦振动速度曲线示意图；
图6是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法中多个振动周期内的非正弦振动位置曲线示意图；
图7是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法中伺服控制的效果示意图；
图8是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制装置的一结构示意图；
图9示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。
在本申请中提及的“多个”是指两个或者两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
首先需要说明的是，部分现有技术在连铸生成过程中使用多达七段或八段分段曲线的非正弦振动控制曲线来控制结晶器的非正弦振动，过多的分段曲线需要多种参数来进行计算，在实际的生成过程中不利于实现。本申请中仅使用包含段两段分段振动曲线的非正弦振动位置曲线来控制结晶器做非正弦振动，相比于现有的多段曲线，在保证实际位移和速度波形光滑连续且变化平稳的前提下，无需过多的参数即可实现。
在本申请的一实施例中，对本申请中的结晶器振动方法的实施环境进行了详细说明。参见图1，图1是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法的实施环境示意图。
参照图1所示，该实施环境可例如为一结晶器振动控制系统，本实施例中的非正弦振动控制系统包括主控制模块101、远程控制模块102以及非正弦振动执行模块103。
示意性的，主控制模块101通过Profibus-DP总线与远程控制模块102连接以实现数据通信，远程控制模块102通过中继器和专用电缆与非正弦振动执行模块103连接。
示意性的，主控制模块101可例如包括主控制单元和操作单元，其中主控制单元采用S7-1500PLC，主控制单元通过Profibus-DP总线连接远程控制单元，实现控制指令的下发和远程控制单元采集的信息的处理；操作单元为上位机，操作单元通过以太网与主控制单元进行通信，用于向主控制单元传输控制指令。
示意性的，非正弦振动执行模块103可例如包括两台振动油缸，分别为振动油缸1和振动油缸2，振动油缸1和振动油缸2内包含压力传感器、温度传感器、开关阀、伺服阀、位移传感器等设备，在非正弦振动过程中通过压力传感器、温度传感器、位移传感器实时采集振动油缸的压力信息、温度信息和位移信息，并且通过开关阀和伺服阀对振动油缸进行伺服控制，以实现非正弦振动的伺服控制和安全控制。
示意性的，远程控制模块102可例如采用ET200SP-DP接口模块以通过Profibus-DP总线与主控制模块101连接。本实施例中，在ET200SP-DP的架构下，远程控制模块102使用RS485中继器和西门子IO模块实时采集非正弦振动执行模块103中的信息，其中RS485中继器通过Profibus-DP总线连接振动油缸1和振动油缸2的位移传感器，IO模块则采用专用电缆连接振动油缸1和振动油缸2中的压力传感器、温度传感器、开关阀、伺服阀，以此输出并采集IO信号。
本实施例中，通过上述非正弦振动控制系统，实时采集非正弦振动执行模块103中振动油缸的数据并上传，主控制模块101可用于执行如下步骤：下发结晶器振动时预设的非正弦振动位置曲线至非正弦振动执行模块103，其中，所述非正弦振动位置曲线的一个振动周期包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线，所述第一振动曲线和第二振动曲线相互连续且振动频率不同、振幅相同；调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数，以通过所述非正弦振动执行模块103控制所述结晶器做非正弦振动。本申请中采用主控制器为S7-1500PLC、接口模块为ET200SP-DP的构架，通过PROFIBUS_DP进行数据通信，远程控制模块通过专用电缆输出并采集IO信号，减少了电缆布置，安装方便，维护简单，建设成本低，信号可靠并且通信速率高，提高了系统的可靠性和灵活性。
请参阅图2，图2是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法的流程示意图。该方法可以应用于图1所示的实施环境，并由该实施环境中的主控制模块101具体执行。应理解的是，该方法也可以适用于其它的示例性实施环境，并由其它实施环境中的设备具体执行，本实施例不对该方法所适用的实施环境进行限制。
如图2所示，在一示例性的实施例中，非正弦振动控制方法至少包括步骤S210-S220，详细介绍如下：
在步骤S210中，下发结晶器振动时预设的非正弦振动位置曲线至非正弦振动执行模块。
在本申请的一个实施例中，非正弦振动位置曲线的一个振动周期包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线，所述第一振动曲线和第二振动曲线相互连续且振动频率不同、振幅相同。在本实施例中，将预设的非正弦振动位置曲线下发至非正弦振动模块103中的振动油缸1和振动油缸2中，以给定控制伺服阀的输出，实时控制结晶器非正弦振动的波形。通过两段式的非正弦振动位置曲线，可有效增加负滑脱时间，提升结晶器的润滑效果，较少漏钢事故。
在步骤S220中，调节非正弦振动位置曲线的振动特征参数，以通过非正弦振动执行模块控制结晶器做非正弦振动。
在本申请的一实施例中，振动特征参数包括振幅、振动周期和非正弦因子，非正弦因子包括结晶器最大振动位置和最小振动位置的时间差值与振动周期的比值。对非正弦振动位置曲线中的振动特征参数进行调节，得到调节后的非正弦振动位置曲线；非正弦振动执行模块103可根据调节后的非正弦振动位置曲线控制振动油缸1和振动油缸2的振动，以达到控制结晶器非正弦振动的目的。
通过上述步骤S210至S220，主控制模块101将预设的非正弦振动位置曲线下发至非正弦振动执行模块103，并且调节非正弦振动位置曲线中的振幅、振动周期和非正弦因子，以实现对结晶器非正弦振动的控制。本申请中的非正弦振动位置曲线仅包括两段曲线，且振动周期和非正弦因子只与生产工艺参数相关，振幅根据设备的实际能力进行自适应限幅，相比于现有的多段曲线、多个参数的非正弦振动控制方法，更加容易实现，同时既保证了振动速度的连续平稳，也确保了加速度的变化更加平缓。
另外，采用上述振动控制系统和振动控制方法可应用于板坯、扁坯、小方坯连铸机等，应用范围广泛，实用性强。
在本申请的一个实施例中，一个周期内的非正弦振动位置曲线的表示方式包括：
其中，s为所述非正弦因子，T为所述振动周期，h为所述振幅；
所述非正弦振动位置曲线中，为在x∈(0，sT)内上升的所述第一振动曲线，为在x∈(sT，T)内下降的所述第二振动曲线。本实施例中，根据非正弦因子将非正弦振动曲线分为了两段振频不同、振幅相同的正弦曲线，曲线的周期和极值由振频和振幅决定。
在本申请的一实施例中，在图2中步骤S220后，还包括滤波控制的步骤，详细说明如下：
获取所述结晶器非正弦振动时的第一周期内实际位置；
基于调节振动特征参数后的第一非正弦振动位置曲线得到结晶器非正弦振动的第一周期内预设位置；
将所述第一周期内实际位置与所述第一周期内预设位置进行比对，得到位置偏差；
根据所述位置偏差对所述第一非正弦振动位置曲线进行线性递推最佳误差估计，得到最佳误差估计结果；
获取所述结晶器根据所述第一非正弦振动位置曲线做非正弦振动时因控制干扰和测量噪声造成的无效位置信息；
根据所述最佳误差估计结果过滤所述非正弦振动位置曲线中的无效位置信息，得到新的非正弦振动位置曲线。
本实施例中，通过对无效位置信息的过滤，减小在振动过程中干扰数据的影响，提高了系统的抗干扰能力。
在本申请的一实施例中，在上述滤波控制的步骤后，还包括比例积分控制过程，详细说明如下：
根据所述位置偏差对第二周期的非正弦振动位置曲线进行比例积分调节，得到第二非正弦振动位置曲线，所述第二周期为所述第一周期的下一周期；
根据所述第二非正弦振动位置曲线实时调节所述结晶器的位置，实现非正弦振动过程中结晶器的实际位置与预设位置的实时跟随。
本实施例中，通过位置偏差实现对结晶器非正弦控制的位置PI(比例积分)控制，振动油缸1和振动油缸2可以精确定位在结晶器行程内的任何位置，这既确保了结晶器在浇铸前稳定在振动中心位，又实现了非正弦振动过程中实际位置和预设位置的实时跟随。
在本申请的一实施例中，在对结晶器非正弦控制进行位置PI控制后，还包括对振动过程的前馈控制，详细说明如下：
根据所述第一非正弦振动位置曲线获取所述结晶器非正弦振动时的第一周期内振动中心位置；
将所述第一周期内振动中心位置与所述第一周期内实际位置进行比对，得到中心位置补偿偏差；
根据所述第二非正弦振动位置曲线获取第二周期内预设位置，将所述第一周期内预设位置与所述第二周期内预设位置进行比对，得到前馈控制位置偏差；
根据所述中心位置补偿偏差和前馈控制位置偏差对所述第二非正弦振动位置曲线进行前馈控制，得到第三非正弦振动位置曲线；
根据所述第三非正弦振动位置曲线控制所述非正弦振动执行模块中多个振动油缸的振动，以减小所述多个振动油缸的同步误差。
本实施例中，通过中心位置补偿偏差和前馈控制位置偏差对结晶器振动进行前馈控制，可以极大减小振动油缸1和振动油缸2振动位置的同步误差。
在本申请的一实施例中，调节非正弦振动位置曲线的振动特征参数后，还包括如下步骤：
根据预设的振动周期数量对多个周期的非正弦振动位置曲线进行伺服控制，得到伺服控制后的多个周期的非正弦振动位置曲线；
根据所述伺服控制后的多个周期的非正弦振动位置曲线生成非正弦振动控制指令；
将所述非正弦振动控制指令传输至所述非正弦振动执行模块，以控制所述振动执行模块中的多个振动油缸对所述结晶器做非正弦振动。
本实施例中，对多个周期的非正弦振动位置曲线进行滤波控制、PI控制和前馈控制，得到伺服控制后的非正弦振动位置曲线。根据伺服控制后的非正弦振动位置曲线，可使得结晶器非正弦振动的波形平稳光滑，且振动油缸1和振动油缸2之间的同步误差小，抗干扰能力强。
在本申请的一实施例中，还包括对非正弦振动过程的监控，具体如下：
获取当前时刻所述结晶器的位置信息，以及非正弦振动执行模块中多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息；
判断所述结晶器的位置信息和所述多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息是否在预设的异常信息阈值范围内；
若所述结晶器的位置信息和所述多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息在预设的异常信息阈值范围内，则确定结晶器非正弦振动出现异常并生成振动异常预警。
示意性的，通过非正弦振动过程中结晶器的实际位置信息和非正弦振动模块中振动油缸1和振动油缸2的状态信息，对结晶器非正弦振动进行实时监控，当结晶器非正弦振动出现异常时可及时对操作人员进行异常预警，以避免发生漏钢等安全事故。
在本申请的一实施例中，以图1中的结晶器振动控制系统为参照，对本申请中过的结晶器振动控制方法的步骤进行阐述。本实施例中，结晶器振动控制系统的伺服阀为电液伺服阀，电液伺服阀的输入为±10毫安、输出4～20毫安电流；位移传感器采用MTS的DP接口的传感器，可精确实时读取位置数据。参见图3，图3是本申请的另一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法的流程示意图，通过图3对本申请中的非正弦振动控制方法进行详细说明：
S310、主控制模块初始化；
S320、设定两段式非正弦振动位置曲线，控制伺服阀输出；
S330、滤波处理，过滤干扰信号；
S340、通过PI控制和前馈控制调节结晶器位移；
S350、实时监测结晶器位置信息和振动油缸的状态信息。
示意性的，在上述步骤的基础上，预设起振中心位为9.5mm，调节振动特征参数：振幅h＝2.5mm、振频即周期T＝0.5s、非正弦因子s＝0.6，得到非正弦振动在一个周期内的位置曲线和对应的速度曲线，参见图4、图5，图4是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法中某一振动周期内的非正弦振动位置曲线示意图，图5是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法中某一振动周期内的非正弦振动速度曲线示意图。由图4可知，非正弦振动位置曲线包括两段振频不同、振幅相同的正弦曲线，位移曲线波形光滑连续且变化平稳，对设备造成的冲击和损伤较小；由图5可知，非正弦振动速度曲线光滑连续且变化平稳，能够有效增加负滑脱时间、提升结晶器的润滑效果、减少漏钢事故。通过调整振动特征参数后的一个周期内的振动波型和预设的振动周期，循环位置曲线，能够得到多个周期的非正弦振动位置曲线，参见图6，图6是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法中多个振动周期内的非正弦振动位置曲线示意图。
示意性的，通过上述步骤获取非正弦振动位置曲线后，在非正弦振动执行模块103根据非正弦振动位置曲线进行非正弦振动过程中进行伺服控制，伺服控制包括PI控制和前馈控制。参见图7，图7是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制方法中伺服控制的效果示意图。由图7可知，通过伺服控制能够减小振动油缸1和振动油缸2振动位置的同步误差，以确保结晶器在非正弦振动过程中的稳定性。
以下介绍本申请的装置实施例，可以用于执行本申请上述实施例中的结晶器振动控制方法。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请上述的结晶器振动控制方法的实施例。
图8是本申请的一示例性实施例示出的结晶器振动控制装置的一结构示意图。该装置可以应用于图1所示的实施环境，并具体配置主控制模块101中。该装置也可以适用于其它的示例性实施环境，并具体配置在其它设备中，本实施例不对该装置所适用的实施环境进行限制。
如图8所示，该示例性的结晶器振动控制装置包括：振动控制模块901，参数调节模块802。
其中，振动控制模块801，用于下发结晶器振动时预设的非正弦振动位置曲线至非正弦振动执行模块，其中，所述非正弦振动位置曲线的一个振动周期包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线，所述第一振动曲线和第二振动曲线相互连续且振动频率不同、振幅相同。
参数调节模块802，用于调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数，以通过所述非正弦振动执行模块控制所述结晶器做非正弦振动。
在本申请的一实施例中，基于前述方案，结晶器振动控制装置还包括滤波控制模块，滤波控制模块用于：
获取所述结晶器非正弦振动时的第一周期内实际位置；
基于调节振动特征参数后的第一非正弦振动位置曲线得到结晶器非正弦振动的第一周期内预设位置；
将所述第一周期内实际位置与所述第一周期内预设位置进行比对，得到位置偏差；
根据所述位置偏差对所述第一非正弦振动位置曲线进行线性递推最佳误差估计，得到最佳误差估计结果；
获取所述结晶器根据所述第一非正弦振动位置曲线做非正弦振动时因控制干扰和测量噪声造成的无效位置信息；
根据所述最佳误差估计结果过滤所述非正弦振动位置曲线中的无效位置信息，得到新的非正弦振动位置曲线。
在本申请的一实施例中，基于前述方案，结晶器振动控制装置还包括PI控制模块，PI控制模块用于：
根据所述位置偏差对第二周期的非正弦振动位置曲线进行比例积分调节，得到第二非正弦振动位置曲线，所述第二周期为所述第一周期的下一周期；
根据所述第二非正弦振动位置曲线实时调节所述结晶器的位置，实现非正弦振动过程中结晶器的实际位置与预设位置的实时跟随。
在本申请的一实施例中，基于前述方案，结晶器振动控制装置还包括前馈控制模块，前馈控制模块用于：
根据所述第一非正弦振动位置曲线获取所述结晶器非正弦振动时的第一周期内振动中心位置；
将所述第一周期内振动中心位置与所述第一周期内实际位置进行比对，得到中心位置补偿偏差；
根据所述第二非正弦振动位置曲线获取第二周期内预设位置，将所述第一周期内预设位置与所述第二周期内预设位置进行比对，得到前馈控制位置偏差；
根据所述中心位置补偿偏差和前馈控制位置偏差对所述第二非正弦振动位置曲线进行前馈控制，得到第三非正弦振动位置曲线；
根据所述第三非正弦振动位置曲线控制所述非正弦振动执行模块中多个振动油缸的振动，以减小所述多个振动油缸的同步误差。
在本申请的一实施例中，基于前述方案，结晶器振动控制装置还包括异常预警模块，异常预警模块用于：
获取当前时刻所述结晶器的位置信息，以及正弦振动执行模块中多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息；
判断所述结晶器的位置信息和所述多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息是否在预设的异常信息阈值范围内；
若所述结晶器的位置信息和所述多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息在预设的异常信息阈值范围内，则确定结晶器非正弦振动出现异常并生成振动异常预警。
本申请实施例提供的结晶器振动控制装置，应用于图1所示的非正弦振动控制系统中，能够控制结晶器非正弦振动时位置曲线和速度曲线的波形光滑连续且变化平稳，振动缸实际运动过程连续且平稳，对设备造成的冲击和损伤较小，并且有效增加了负滑脱时间，提升了结晶器的润滑效果，减少漏钢事故，提高铸坯质量，同时实际位移和设定位移跟随较好，极大地减小了振动油缸的同步误差，并极大地提高了系统的抗干扰能力。
需要说明的是，上述实施例所提供的结晶器振动控制装置与上述实施例所提供的结晶器振动控制方法属于同一构思，其中各个模块和单元执行操作的具体方式已经在方法实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。上述实施例所提供的结晶器振动控制装置在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，本处也不对此进行限制。
在本申请的一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个实施例中提供的结晶器振动控制方法。
图9示出了适于用来实现本申请实施例的计算机设备的计算机系统的结构示意图。需要说明的是，图9示出的电子设备的计算机系统900仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，计算机系统900包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)901，其可以根据存储在只读存储器(Read-Only Memory，ROM)902中的程序或者从储存部分908加载到随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)903中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中所述的方法。在RAM 903中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 901、ROM 902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出(Input/Output，I/O)接口905也连接至总线904。
以下部件连接至I/O接口905：包括键盘、鼠标等的输入部分906；包括诸如阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等以及扬声器等的输出部分907；包括硬盘等的储存部分908；以及包括诸如LAN(Local Area Network，局域网)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分909。通信部分909经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器910也根据需要连接至I/O接口905。可拆卸介质911，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器910上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入储存部分908。
特别地，根据本申请的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分909从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质911被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)901执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。
需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
本申请的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上实施例所述的结晶器振动控制方法。该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的计算机设备中所包含的，也可以是单独存在，而未装配入该计算机设备中。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
本申请的另一方面还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各个实施例中提供的结晶器振动控制方法。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的方法。
在上述实施例中，除非另外规定，否则通过使用“第一”、“第二”等序号对共同的对象进行描述，只表示其指代相同对象的不同实例，而非是采用表示被描述的对象必须采用给定的顺序，无论是时间地、空间地、排序地或任何其他方式。
在上述实施例中，说明书对“本实施例”、“一实施例”、“另一实施例”、或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“本实施例”、“一实施例”、“另一实施例”的多次出现不一定全部都指代相同的实施例。如果说明书描述了部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性不是必须被包括的。如果说明书或权利要求提及“一”元件，并非表示仅有一个元件。如果说明书或权利要求提及“一另外的”元件，并不排除存在多于一个的另外的元件。
在上述实施例中，尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其他存储结构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种结晶器振动控制方法，其特征在于，所述方法包括：
下发结晶器振动时预设的非正弦振动位置曲线至非正弦振动执行模块，其中，所述非正弦振动位置曲线的一个振动周期包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线，所述第一振动曲线和第二振动曲线相互连续且振动频率不同、振幅相同；
调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数，以通过所述非正弦振动执行模块控制所述结晶器做非正弦振动；
其中，所述振动特征参数包括振幅、振动周期和非正弦因子，所述非正弦因子包括结晶器最大振动位置和最小振动位置的时间差值与所述振动周期的比值，一个周期内的非正弦振动位置曲线的表示方式包括：
，其中，为所述非正弦因子，为所述振动周期，为所述振幅；所述非正弦振动位置曲线中，为在内上升的所述第一振动曲线，为在内下降的所述第二振动曲线。
2.根据权利要求1所述的结晶器振动控制方法，其特征在于，调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数后，还包括：
获取所述结晶器非正弦振动时的第一周期内实际位置；
基于调节振动特征参数后的第一非正弦振动位置曲线得到结晶器非正弦振动的第一周期内预设位置；
将所述第一周期内实际位置与所述第一周期内预设位置进行比对，得到位置偏差；
根据所述位置偏差对所述第一非正弦振动位置曲线进行线性递推最佳误差估计，得到最佳误差估计结果；
获取所述结晶器根据所述第一非正弦振动位置曲线做非正弦振动时因控制干扰和测量噪声造成的无效位置信息；
根据所述最佳误差估计结果过滤所述非正弦振动位置曲线中的无效位置信息，得到新的非正弦振动位置曲线。
3.根据权利要求2所述的结晶器振动控制方法，其特征在于，根据所述最佳误差估计结果过滤所述非正弦振动位置曲线中的无效位置信息后，还包括：
根据所述位置偏差对第二周期的非正弦振动位置曲线进行比例积分调节，得到第二非正弦振动位置曲线，所述第二周期为所述第一周期的下一周期；
根据所述第二非正弦振动位置曲线实时调节所述结晶器的位置，实现非正弦振动过程中结晶器的实际位置与预设位置的实时跟随。
4.根据权利要求3所述的结晶器振动控制方法，其特征在于，根据所述第二非正弦振动位置曲线实时调节所述结晶器的位置后，还包括：
根据所述第一非正弦振动位置曲线获取所述结晶器非正弦振动时的第一周期内振动中心位置；
将所述第一周期内振动中心位置与所述第一周期内实际位置进行比对，得到中心位置补偿偏差；
根据所述第二非正弦振动位置曲线获取第二周期内预设位置，将所述第一周期内预设位置与所述第二周期内预设位置进行比对，得到前馈控制位置偏差；
根据所述中心位置补偿偏差和前馈控制位置偏差对所述第二非正弦振动位置曲线进行前馈控制，得到第三非正弦振动位置曲线；
根据所述第三非正弦振动位置曲线控制所述非正弦振动执行模块中多个振动油缸的振动，以减小所述多个振动油缸的同步误差。
5.根据权利要求1所述的结晶器振动控制方法，其特征在于，调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数后，还包括：
根据预设的振动周期数量对多个周期的非正弦振动位置曲线进行伺服控制，得到伺服控制后的多个周期的非正弦振动位置曲线；
根据所述伺服控制后的多个周期的非正弦振动位置曲线生成非正弦振动控制指令；
将所述非正弦振动控制指令传输至所述非正弦振动执行模块，以控制所述振动执行模块中的多个振动油缸对所述结晶器做非正弦振动。
6.根据权利要求1所述的结晶器振动控制方法，其特征在于，调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数后，还包括：
获取当前时刻所述结晶器的位置信息，以及非正弦振动执行模块中多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息；
判断所述结晶器的位置信息和所述多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息是否在预设的异常信息阈值范围内；
若所述结晶器的位置信息和所述多个振动油缸的压力信息、温度信息、伺服阀状态信息在预设的异常信息阈值范围内，则确定结晶器非正弦振动出现异常并生成振动异常预警。
7.一种结晶器振动控制装置，其特征在于，所述装置包括：
振动控制模块，用于下发结晶器振动时预设的非正弦振动位置曲线至非正弦振动执行模块，其中，所述非正弦振动位置曲线的一个振动周期包括在第一时段内上升的第一振动曲线、在第二时段内下降的第二振动曲线，所述第一振动曲线和第二振动曲线相互连续且振动频率不同、振幅相同；
参数调节模块，用于调节所述非正弦振动位置曲线的振动特征参数，以通过所述非正弦振动执行模块控制所述结晶器做非正弦振动；其中，所述振动特征参数包括振幅、振动周期和非正弦因子，所述非正弦因子包括结晶器最大振动位置和最小振动位置的时间差值与所述振动周期的比值，一个周期内的非正弦振动位置曲线的表示方式包括：
，其中，为所述非正弦因子，为所述振动周期，为所述振幅；所述非正弦振动位置曲线中，为在内上升的所述第一振动曲线，为在内下降的所述第二振动曲线。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的结晶器振动控制方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的结晶器振动控制方法的步骤。
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| GR01 | Patent grant | ||
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