CS198778B1

CS198778B1 - Zařízení pro automatickou regulaci výstupní tloušťky pásu

Info

Publication number: CS198778B1
Application number: CS338478A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Ovsjannikov; Zdenek Hick; Jindrich Vanik; Galina Oplova; Vaclav Kratochvil
Original assignee: Vladimir Ovsjannikov; Zdenek Hick; Jindrich Vanik; Galina Oplova; Vaclav Kratochvil
Priority date: 1978-05-24
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1980-06-30

Description

Vynález se týká zařízení pro automatickou regulaci výstupní tloušťky pásu válcovaného na válcovací stolici, která je součástí vratné nebo tandemové tratě. Zajišťuje vysokou přesnost výstupní tloušťky pásu bez ohledu na odchylky vstupní tloušťky pásu,rychlost válcování a změny technologických parametrů válcovaného pásu,např.tuhost, teplota a materiálové složení válcovaného plechu.

Dosud známé systémy pro automatickou regulaci výstupní tloušťky pásu jsou tvořeny dvojím způsobem. První způsob je, že se měří výstupní tloušťka pásu v určité vzdálenosti za stolici,kde je umístěn měřič výstupní tloušťky pásu. Tímto způsobem zjištěná odchylka skutečné tloušťky pásu od požadované se přivede jako požadovaná změna polohy na vstup stavění válců, které upraví mezeru mezi pracovními válci stolice. Takto lze upravovat výstupní tloušťku pásu diskrétně po délkových úsecích pásu rovných vzdálenosti výstupního měřiče tloušťky od vertikální osy stolice. Nevýhodou tohoto systému je to, že v obvodu působí časově proměnné dopravní zpoždění, což má za následek, že systém reaguje zpožděně. Vlivem diskrétního měření může systém kompenzovat pouze dlouhodobé změny vstupní tloušťky. Na rychlé změny vstupní tloušťky plechu systém není schopen reagovat. Druhý způsob v podstatě deterministicky určuje mezeru mezi válci na základě nepřímého měření, které lze uskutečnit ve vertikální ose stolice. Ve většině případů měřenou veličinou bývá válcovací tlak. Na základě předem určeného vztahu a charakteristik stolice se určí odchylka od

198 778

198 778 požadované tlouěťky pásu v mezeře, a ta ae opět přivede jako požadovaná změna polohy na vstup stavění válců. Tímto způsobem lze regulovat výstupní tloušťku spojitě a teoreticky přesněji než prvním způsobem. Jeho nevýhodou věak je skutečnost, že vyžaduje předem přesnou znalost nelineárních charakteristik válcovací stolice, speciálně matematický popis působení válcovacího tlaku na pracovní mezeru mezi válci. Protože nelineární charakteristiky stolice závisí na mnoha konstrukčních a technologických parametrechm často proměnných během technologického provozu válcování, je prakticky nemožné stanovit předem dostatečně přesný matematický model, který bude součástí řídicího systému. Dalěí nevýhodou je, že tento způsob regulace výstupní tlouěťky pásu vyžaduje umístění čidla válcovacího tlaku ve vertikální ose stolice, což např. u dvacetiválcová stolice není z konstrukčních důvodů možné.

Podle vynálezu zařízení pro automatickou regulaci výstupní tlouěťky pásu epočívá v tom, že regulátor tloušťky je tvořen prvním paměťovým posuvným registrem, na jehož hodnotový vstup je připojen výstup měřiče vstupní tlouěťky, a na jehož logický vstup je připojen výstup impulsního měřiče vstupní délky pásu a druhým paměťovým posuvným registrem, na jehož hodnotový vstup je připojen výstup prvního paměťového posuvného registru, a na jehož logický vstup je připojen výstup impulsního měřiče výstupní délky pásu a blokem pro výpočet prvého parametru řízení, na jehož první hodnotový vstup je připojen výstup druhého paměťového posuvného registru, a na jehož druhý hodnotový vstup je připojen výstup měřiče výstupní tloušťky pásu a blokem pro výpočet druhého parametru řízení, na jehož první hodnotový vstup je připojen výstup měřiče výstupní tlouěťky pásu a na druhý hodnotový vstup je připojen výstup druhého paměťového posuvného registru a prvním součinovým blokem, na jehož první hodnotový vstup je připojen výstup prvního paměťového posuvného registru, a na jehož druhý hodnotový vstup je připojen výstup bloku pro výpočet prvého parametru řízení a prvním součtovým blokem, na jehož první hodnotový vstup je připojen výstup prvního součinového bloku, a na jehož druhý hodnotový vstup je připojen výstup bloku pro výpočet druhého parametru řízení a výstup prvního součtového bloku je připojen na vstup pohonu stavění válců.

Zařízení podle vynálezu odstraňuje dosavadní výše uvedené nevýhody a má přednosti oproti dřívějším zařízením. Hlavní výhodou je, že reaguje na rychlé změny vstupní tlouěťky pásu, a tím zaručuje vysokou přesnost výstupní tlouěťky pásu. Další výhodou je, že toto zařízení nepotřebuje předem znát nelineární charakteristiky válcovací stolice a nepotřebuje přesný matematický popis působení akčního členu na výstupní tloušťku pásu. Je to dáno tím, že zařízení si během válcovacího procesu průběžně vypočítává dva řídicí parametry, které reagují na změny různých technologických parametrů, jak válcovací stolice, tak válcovaného materiálu. Vysoká přesnost výstupní tloušťky pásu nezávisí na rychlosti válcování, válcovací síle, tahu pásu, nepružení stolice, materiálu válcovaného plechu atd.

Další nevýhodou je, že toto zařízení pro regulaci tloušťky pásu nevyžaduje čidlo pro měření válcovacího tlaku, což umožňuje jeho použití i pro dvacetiválcová stolice a všude tam, kde umístění čidla válcovacího tlaku není možné. Dalěí výhodou uvedeného zařízení pro regulaci

198 778 tloušťky pásu je skutečnost, že ho lze realizovat buď prostřednictvím jednoúčelového hybridního regulátoru, popřípadě mikroprocesoru nebo řídicího počítače.

Zařízení podle vynálezu je zřejmé z výkresů. Na obr. 1 je celkové blokové schéma zařízení pro regulaci výstupní tloušťky pásu. Na obr. 2 je blokové schéma bloku pro výpočet prvého parametru řízení. Na obr. 3 je blokové schéma bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení.

Měřič vstupní tloušťky 8 měří Δΐιθ (O), což je odchylka skutečné vstupní tloušťky od jmenovité hodnoty. Měřič vstupní tloušťky 8 je umístěn ve vzdálenosti Lq před vertikální osou stolice. Nezávisle proměnná označuje délkovou souřadnici el ve směru pohybu pásu daného místa. Počátek souřadnic je v místě měřiče vstupní tloušťky pásu 8, tj.

el = 0, vertikální osa stolice je v místě el = Lq, měřič výstupní tloušťky pásu 11 je v místě el = Lq+L^, kde Lj je vzdálenost měřiče výstupní tloušťky pásu 11 za vertikální osou stolice. Výstup měřiče vstupní tloušťky 8 je připojen na vstup prvního paměťového posuvného registru 2, kam se ukládají odchylky vstupní tloušťky pásu Δ. Ιιθ (0) po elementárních úsecích vstupné délky pásu Δ ®1q· Vstupní délka pásu je měřena impulsním měřičem vstupní délky pásu 2» na jehož výstupu se objeví puls vždy po ujeté dráze pásu Δ el₀· Tento signál je přiveden na logický vstup paměťového posuvného registru 2, kterým postupují vzorky Δ h_Q synchronně s pohybem vstupního pásu. Na výstupu paměťového posuvného registru 2 je odchylka Δ h_Q (L_Q) místa pásu, které se právě nachází ve válcovací mezeře. Tím je umožněno stanovit výstup regulátoru tloušťky y, což je zároveň výstup prvého součtového bloku 7, úměrný hlavní poruše při válcování, kterou je odchylka vstupní tloušťky pásu. Protože výstup y regulátoru 1 tloušťky je přiveden na vstup pohonu stavění válců, může se pracovní mezera mezi válci nastavit tak, aby se potlačil vliv odchylky vstupní tloušťky na výstupní tlouštku pásu. Jelikož předem neznáme převod mezi výstupem y regulátoru 1 tloušťky, který v některých případech má význam žádané polohy pístnice hydraulického motoru stavění válců a velikostí válcovací mezery, bude se prvý parametr řízení k určovat průběžně během technologického procesu válcování na základě dále uvedeného adaptivního algoritmu. Parametr k je výstupem bloku pro výpočet prvého parametru řízení 4, který je přiveden na druhý vstup prvního součinového bloku 6,jehož výstupní signál mé význam k.Δ h_Q(L₀).

Na vstup bloku pro výpočet prvého parametru řízení 4 je přivedena Δ 1^(Lq+LP, což je odchylka výstupní tloušťky pásu od jmenovité hodnoty v místě měřiče výstupní tloušťky pásu 11 a odchylka vstupní tloušťky pásu Δ ^(Lq+I^), která odpovídá úseku pásu, který je pod měřičem výstupní tloušťky pásu 11. Odchylka Δ (1^+1^)je přímo měřena měřičem výstupní tloušťky pásu 11. Odchylku ^h₀(L₀+L_x) získáme na výstupu druhého paměťového posuvného registru 2, na jehož vstup se ukládají odchylky vstupní tloušťky pásu Ηθζΐιθ), která je na výstupu prvního paměťového posuvného registru 2 po elementárních úsecích výstupní délky pásu Δ Výstupní délka pásu se měří impulsním měřičem výstupní délky pásu 10, na jehož výstupu se objeví puls vždy po ujeté dráze Δίρ Tento signál je přiveden na logický vstup paměťového posuvného registru 2, kterým postupují vzorky Δ h_Q synchronně

198 778 s pohybem výstupního pásu. Blok pro výpočet prvého parametru řízení £ určuje parametr k iterativním způsobem. V podstatě sleduje se účinek posledního parametru k na výstupní tloušťku pásu, který můžeme zjistit až v místě β1=Εθ+Ι<₁, tj.pod měřičem výstupní tlouáťky pásu 11. Blok pro výpočet prvého parametru řízení £ počká až místo pásu, které bylo válcováno s tímto novým parametrem k bude pod měřičem výstupní tloušťky 11 a podle zjiště ného účinku, na základě signálů ^ho^^LO^+Ll^ a _ určí nový parametr řízení k. Je

4» zřejmé, že prvý parametr řízení se počítá po délkových úsecích pásu Lj. Neustále opakovaným výpočtem parametru k lze dostatečně potlačit nejen vliv fa h_Q na výstupní tloušťku pásu, ale reagovat i na změny těch technologických parametrů válcovací stolice a pásu, které mají vliv na účinek signálu k./^i₀(L₀) na mezeri mezi pracovními válci, například změny nepružení stolice, tahu pásu, tuhosti materiálu apod. Ostatní vlivy na výstupní tloušťku pásu potlačuje druhý parametr řízení s, který je výstupem bloku pro výpočet druhého parametru řízení £. Adaptivní algoritmus tohoto bloku iterativním způsobem opět po délkových úsecích pásu určuje absolutní složku výstupního signálu y regulátoru 1 tloušťky, který má následující tvar :

y = k/\h₀(L₀)+s (1)

Tento signál je výstupem prvního součtového bloku 2» na jehož první vstup je připojen výstup součinového bloku 6 a na druhý vstup je přiveden výstup bloku pro výpočet druhého parametru řízeni g. Na prvý vstup bloku pro výpočet druhého parametru řízení g je připojen výstup měřiče výstupní tloušťky pásu 11 a na druhý vstup bloku pro výpočet druhé ho parametru řízení g je připojen výstup paměťového posuvného registru £. Použijeme-li gradientní algoritmus, lze druhý parametr řízení získat z rovnic :

(i) (i-l)₊ (2) kde A a B jsou konstanty a index i označuje novou hodnotu parametru řízení a jemu odpoví dající hodnoty vstupní a výstupní odchylky tloušťky pásu, index (i—1) označuje předcházející hodnotu parametru řízení s.

Na obr. 2 je znázorněno schéma bloku pro výpočet prvého parametru řízení 4. Pro použitý iterativní způsob výpočtu můžeme pro prvý parametr řízení napsat rovnici :

k⁽ⁱ⁾=k (i-l)+ Jk, (3) kde 4 k je přírůstek prvého parametru řízení, který se určuje v bloku pro výpočet přírůst ku prvého parametru řízení 13. Při použití gradientního způsobu výpočtu přírůstek £ k, který je na výstupu bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení 13. a který ae počítá po délkových úsecích výstupního pásu, má tvar :

(i) (i)

C.J^h^ (Lq+L-^), fa hg (Lq+Lqj --1 +B fa h_Q (Lq+LP (4)

198 778 kde C je konstanta a index i označuje hodnoty vstupní a výstupní odchylky pásu, které odpovídají nové hodnotě prvého parametru řízení. Okamžik výpočtu přírůstku prvého parametru řízení určuje časovači blok 17. jehož výstup je připojen na logický vstup bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení 13. Na vstup časovaeího bloku 17 je připojen výstup druhého pamětového posuvného registru g. Po skončení výpočtu přírůstku _ k následuje výpočet nové hodnoty parametru k v druhém součtovém bloku 14. na jehož první vstup a je přivedena předchozí hodnota parametru k, která je uchovávána v paměťovém bloku 15 a na druhý vstup b je přivedena právě vypočtená hodnota _ k vystupující z bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení 13. Okamžik výpočtu prvého parametru řízení určuje první zpožáovací blok 18, jehož výstup je připojen na logický vstup druhého součtového bloku 1£. Výstup druhého součtového bloku 14 je připojen na vstup a pamětového bloku 15. na jehož vstup c je připojen výstup druhého zpožáovacího bloku 19. který určuje okamžik přenosu nové hodnoty parametru k do pamětového bloku 15, kde se tato hodnota bude uchovávat a používat pro určení výstupu regulátoru tloušťky y až do následujícího výpočetního kroku. Obr. 2 ještě znázorňuje zapojení bloku pro nastavení počáteční hodnoty prvého parametru řízení 16. jehož výstup je připojen na vstup b pamětového bloku 15. který umožňuje nastavení požadované počáteční hodnoty parametru k při připojení zařízení pro automatickou regulaci výstupní tloušťky pásu.

V rovnici 4 se určuje absolutní hodnota i znaménko přírůstku 4 podle okamžitých hodnot vstupních a výstupních odchylek tloušťky pásu. Pokud rovnici 4 využijeme pouze k určení znaménka předem daného kladného přírůstku J k, potom struktura výpočetního bloku prvého parametru řízení 4 se podstatně zjednoduší. Tato skutečnost je výhodná z hlediska realizace jednoúčelového regulátoru 1 tloušťky. Prvý parametr řízení k je v tomto případě dán následujícími rovnicemi :

/ 4 h^+Lp / * k¹ = k^(i_1) / hjtl^+Lp / 1 sgn jj hoCLo+LpJ = sgn ^hi(^L0^+Ll^ 21 ^k / J WV^/k ^{1 sgn h}o^(Lo^+Ll] ^{= sgn kl=k (l 1)-} -2^k>

kde přírůstek k^ 0 a je dovolená odchylka výstupní tloušťky pásu od jmenovité hodnoty. Struktura bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení 13, který realizuje rovnice 5 je na obr. 3. První nelineární blok 20, na jehož vstupu je odchylka výstupní tloušťky h^d.Q+1^) má réleovou charakteristiku 3 pásmem necitlivosti + _k kolem počátku. Výstup tohoto bloku v podstatě udává signum výstupní odchylky pásu. Na výstupu druhého součinového bloku 21 se v každém výpočetním kroku v čase daném průběhem signálu na logickém vstupu c objeví signál úměrný výrazu h_Q( .sgn 4 ^(Ι,θ+Ι^). Výstup druhého součinového HLoku 21 je připojen na vstup druhého nelineárního bloku 22. jehož charakteristika je reléového typu. Je-li uvažováno, že v bloku počáteční hodnoty přírůstku prvého parametru řízení 24 je uložena zvolená absolutní hodnota kroku ^k, potom na výstupu třetího součinového bloku 23. jehož dva vstupy jsou připojeny na bloky 22 a 24. je

198 778 přírůstek prvého parametru řízení podle rovnic 5·

Výše popsané zařízení pro automatickou regulaci výstupní tloušťky pásu lze použít u všech druhů válcovacích stolic pro válcování plechu, které jsou součástí vratné nebo tandemové tratě.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Zařízení pro automatickou regulaci výstupní tloušťky pásu obsahující pohon stavění válců, měřič vstupní tloušťky pásu, impulsní měřič vstupní délky pásu, umpulsní měřič výstupní délky pásu, měřiř výstupní tloušťky pásu a regulátor tloušťky, vyznačené tím, že regulátor (1) tloušťky pásu je tvořen prvním paměťovým posuvným registrem (2), na jehož hodnotový vstup (a) je připojen výstup.(q) měřiče vstupní tloušťky pásu (8), na jehož logický vstup (c) je připojen výstup (x) impulsního měřiče vstupní délky pásu (9) a druhým paměťovým posuvným registrem (3), na jehož hodnotový vstup (d) je připojen výstup (b) prvního paměťového posuvného registru (2), na jehož logický vstup (f) je připojen výstup (z) impulsního měřiče výstupní délky pásu (10) a blokem pro výpočet prvého parametru řízení (4), na jehož první hodnotový vstup (m) je připojen výstup (e) druhého paměťového posuvného registru (3), na jehož druhý hodnotový vstup (0) je připojen výstup (ch) měřiče výstupní tloušťky pásu (11) a blokem pro výpočet druhého parametru řízení (5)> na jehož první hodnotový vstup (r) je připojen výstup (ch) měřiče výstupní tloušťky pásu (χΐ) na jehož druhý hodnotový vstup (p) je připojen výstup (e) druhého paměťového posuvného registru (3) a prvním součinovým blokem (6), na jehož první hodnotový vstup (g) je připojen výstup (b) prvního paměťového posuvného registru (2), na jehož druhý hodnotový vstup (i) je připojen výstup (k) bloku pro výpočet prvého parametru řízení (4) a prvním součtovým blokem (7), na jehož první hodnotový vstup (u) je připojen výstup (j) prvního součinového bloku (6), na jehož druhý hodnotový vstup (v) je připojen výstup (s) bloku pro výpočet druhého parametru řízení (5) a výstup (y) prvního součtového bloku (7) je připojen na vstup pohonu stavění válců (12).
2. Zařízení pro automatickou regulaci výstupní tloušťky pásu podle bodu 1, vyznačené tím, že blok pro výpočet prvého parametru řízení (4) je tvořen blokem pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení (13), na jehož první hodnotový vstup (a) je připojen vstup (o) bloku pro výpočet prvého parametru řízení (4), na jehož druhý hodnotový vstup (b) je připojen vstup (m) bloku pro výpočet prvého parametru řízení (4), na jehož logický vstup (c) je připojen výstup časovaciho bloku (17) a druhým součtovým blokem (14), na jehož první hodnotový vstup (a) je připojen výstup paměťového bloku (15), na jehož druhý hodnotový vstup (b) je připojen výstup bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení (13), na jehož logický vstup (c) je připojen výstup prvního zpoždovacího bloku (18) a paměťovým blokem (15), na jehož první hodnotový vstup (a) je připojen výstup druhého součtového

198 778 bloku (14), na jehož druhý hodnotový vstup (b) je připojen výstup bloku počátečního nastavení prvého parametru řízeni (16), na jehož logický vstup (c) je připojen výstup druhého zpožáovacího bloku (19), jehož výstup je výstupem (k) bloku pro výpočet prvého parametru řízení (4) a časovacím blokem (17), na jehož hodnotový vstup je připojen vstup (m) bloku pro výpočet prvého parametru řízení (4) a prvním zpožáovacím blokem (18), na jehož logický vstup je připojen výstup časovacího bloku (17) a druhým zpožáovacím blokem (19), na jehož logický vstup je připojen výstup prvního zpožáovacího bloku (18).
3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, še blok výpočtu přírůstku prvého parametru řízení (13) je tvořen prvním nelineárním blokem (20), na jehož hodnotový vstup je připojen vstup (a) bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení (13) a druhým součinovým blokem (21), na jehož první hodnotový vstup (a) je připojen výstup prvního nelineárního bloku (20), na jehož druhý hodnotový vstup (b) je připojen vstup (b) bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení (13), na jehož logický vstup (c) je připojen vstup (c) bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení (13) a druhým nelineárním blokem (22), na jehož hodnotový vstup je připojen výstup druhého součinového bloku (21) a třetím součinovým blokem (23), na jehož první hodnotový vstup (a) je připojen výstup druhého nelineárního bloku (22), na jehož druhý hodnotový vstup (b) je připojen výstup bloku počáteční hodnoty přírůstku prvého parametru řízení (24), jehož výstup je výstupem bloku pro výpočet přírůstku prvého parametru řízení (13).

3 výkresy