CS244068B1

CS244068B1 - Device for reconstruction of losses in winding and unwinding mechanisms

Info

Publication number: CS244068B1
Application number: CS851240A
Authority: CS
Inventors: Josef Brejcha; Petr Hercik; Jaroslav Kotora; Jiri Skalicky
Original assignee: Josef Brejcha; Petr Hercik; Jaroslav Kotora; Jiri Skalicky
Priority date: 1985-02-21
Filing date: 1985-02-21
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS124085A1

Abstract

Účelem zařízení je zajistit co nejpřesnější rekonstrukci a současně kompenzaci chyb tahu v navíjeném, resp. odvíjeném materiálu. Uvedeného účelu se dosáhne zapojením zařízení, které sestává z ovládacího bloku, vyhodnocovacího bloku, dvou upravovačích bloků, modelového bloku, dvou parametrických bloků, součinového bloku, výběrového bloku, definičního bloku, čidla úhlové rychlosti mechanismu a čidla rychlosti pásu.The purpose of the device is to ensure the most accurate reconstruction and at the same time compensation of tension errors in the wound or unwound material. The stated purpose is achieved by connecting the device, which consists of a control block, an evaluation block, two editing blocks, a model block, two parameter blocks, a product block, a selection block, a definition block, a mechanism angular velocity sensor and a belt speed sensor.

Description

Vynález se týká zařízení k rekonstrukci ztrát v navíjecích a odvíjecích mechanizmech.The invention relates to a device for the reconstruction of losses in winding and unwinding mechanisms.

Jedním z problémů, které je nutno řešit ve válcovnách a podobných provozech, jsou mechanické ztráty, vznikající u navíjecích, resp. odvíjecích mechanizmů při převíjení materiálu, např. kovových i nekovových pásů, drátů, lan, apod. Pro kompenzaci mechanických ztrát se používají různá zařízení, u nichž je vhodné řešit též rekonstrukci těchto ztrát. U systémů bez zpětné vazby má pak rekonstrukce ztrát rozhodující vliv na statickou a dynamickou přesnost. Až dosud se při rekonstrukci mechanických ztrát u výše uvedených mechanizmů vycházelo pouze z jejich přímé závislosti na rychlosti navíjení, resp.odvíjení materiálu, přičemž vliv dalších komponentů ztrát se blíže neanalyzoval. Zmíněná rych lostní závislost ztrátového momentu se pak aproximovala několika přímkovými úseky. Úplný model- v podstatě suchého a ;>alivého tření- byl např. realizován kontaktním přepínačem na vstupu operačního zesilovače s vazbou, tvořenou kombinací odporů a diod.One of the problems to be solved in rolling mills and similar plants is the mechanical losses occurring in the winding and winding machines. unwinding mechanisms during rewinding of materials, eg metal and non-metal belts, wires, ropes, etc. Various devices are used for compensation of mechanical losses, where it is suitable to solve also the reconstruction of these losses. For systems without feedback, loss reconstruction has a decisive impact on static and dynamic accuracy. Until now, the reconstruction of mechanical losses of the above-mentioned mechanisms was based only on their direct dependence on the speed of winding or unwinding of the material, and the influence of other components of losses was not analyzed in detail. The aforementioned speed dependence of the loss torque was then approximated by several straight line segments. For example, a complete model of substantially dry and frictional friction was realized by a contact switch at the input of an operational amplifier with a coupling consisting of a combination of resistors and diodes.

Nevýhody takto koncipovaného řešení jsou zřejmé. Tímto modelem nebylo možno bez značné chyby rekonstruovat ztráty v reálné mechanické soustavě, t.zn., že stejnou chybou byla nutně zatížena i příslušná komplexní úloha kompenzace mechanických ztrát.The disadvantages of such a solution are obvious. With this model it was not possible to reconstruct losses in a real mechanical system without a significant error, ie the corresponding complex task of compensating mechanical losses was necessarily burdened with the same error.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení k rekonstrukci ztrát v navíjecích a odvíjecích mechanizmech podle vynálezu, které sestává z ovládacího bloku, vyhodnocovacího bloku, dvou upravovačích bloků, modelového bloku, dvou parametrických bloků, součinového bloku, výběrového bloku, definičního bloku, čidla úhlové rychlosti mechanizmu a čidla rychlosti pásu.The disadvantage of the present invention is to eliminate the loss recovery device of the winding and unwinding mechanisms according to the invention, which consists of a control block, evaluation block, two conditioning blocks, model block, two parametric blocks, product block, selection block, definition block, angular speed sensor and sensor belt speed.

Podstatou zařízení podle vynálezu je to, že výstup čidla úhlové rychlosti mechanizmu je paralelně spojen s druhým informačním vstupem vyhodnocovacího bloku a stavovým vstupem prvního upravovaeího bloku. Výstup prvního upravovacího bloku je zapojen přes modelový blok na první ztrátový vstup výběrového bloku, — <í 244 068 k jehož výstupu je připojen definiční vstup druhého upravovacího bloku, přičemž výstup čidla rychlosti pásu je spojen s prvním informačním vstupem vyhodnocovacího bloku, jehož výstup je zapojen na zadávací vstup prvního parametrického bloku, jehož výstup je připojen na první zadávací vstup součinového bloku, na jehož druhý zadávací vstup je zapojen výstup druhého parametrického bloku, s jehož zadávacím vstupem je spojen druhý definiční výstup ovládacího bloku. První definiční výstup ovládacího bloku je paralelně připojen na informační vstupy parametrických bloků, přičemž první stavový výstup ovládacího bloku je spojen s definičním vstupem a druhý stavový výstup se startovacím vstupem definičního bloku, jehož výstup je zapojen na logický vstup výběrového bloku, k jehož druhému ztrátovému vstupu je připojen výstup součinového bloku.The principle of the device according to the invention is that the output of the angular velocity sensor of the mechanism is connected in parallel to the second information input of the evaluation block and the status input of the first conditioning block. The output of the first conditioning block is coupled via the model block to the first loss input of the selection block whose output is connected to the definition input of the second conditioning block, the output of the belt speed sensor being connected to the first information input of the evaluation block whose output is connected to an input input of a first parameter block whose output is connected to a first input input of a product block whose second input input is connected to an output of a second parameter block whose input input is associated with a second definition output of the control block. The first definition block of the control block is connected in parallel to the information inputs of the parameter blocks, the first status output of the control block being connected to the definition input, and the second status output to the start input of the definition block whose output is connected to the logical input of the selection block. the output of the product block is connected.

Přínosem zařízení podle vynálezu je kvalitativně vyšší dodržená přesnost rekonstrukce a současně kompenzace chyb tahu v navíjeném materiálu, což se projeví především ve vyšší homogennosti materiálu u tahových mechanizmů. Při beztahovém navíjení se tento přínos projeví v nižším mechanickém namáhání navíjeného materiálu, ve snížení počtu defektů z důvodů dynamických rázů, apod.The advantage of the device according to the invention is a qualitatively higher maintained accuracy of reconstruction and at the same time compensation of tensile errors in the wound material, which is reflected mainly in higher material homogeneity in tension mechanisms. In the case of winding winding, this benefit results in lower mechanical stress of the winding material, in reduction of defects due to dynamic impacts, etc.

Zařízení k rekonstrukci ztrát v navíjecích a odvíjecích mechanizmech podle vynálezu je příkladně schematicky znázorněno blokovým schématem na připojeném výkresu.The device for the reconstruction of losses in the winding and unwinding mechanisms according to the invention is illustrated schematically by way of example in a block diagram in the accompanying drawing.

Zařízení podle vynálezu sestává z ovládacího bloku Ϊ, realizovaného např.souborem kontaktních a bezkontaktních logických prvků, ovládaných z pultu obsluhy, vyhodnocovacího bloku 2, což je např.servopotenčiometrická jednotka ve funkci děličky, prvního upravovačiho bloku 3, sestaveného z operačních zesilovačů, modelového bloku 4, což jsou opět operační zesilovače včetně pasivních vazeb a dvou parametrických bloků 5,6, tvořených operačními zesilovači a analogovou násobičkou. Dále zařízení podle vynálezu sestává ze součinového bloku 2» což je v daném případě analogová násobička, druhého upravovačiho bloku 8, tvořeného operačními zesilovači v kaskádním spojení s děličkou ve vícevstupovém uspořádání, definičního bloku 10, což je soubor logických členů, čidla 11 úhlové rychlosti mechanizmu 13 a čidla 12 rychlosti pásu 15, což jsou v daném případě tachodynama, přičemž čidlo 12 rychlosti pásu 12 je mechanicky spojeno s převáděcím válečkem 14 a čidlo 11 úhlo vé rychlosti s mechanizmem 13. Jednotlivé bloky £až 12 jsou pak zapojeny tak, že výstup čidla 11 úhlové rychlosti mechanizmu 13The device according to the invention consists of a control block ovaného, realized, for example, by a set of contact and contactless logic elements controlled from the operator's desk, evaluation block 2, which is eg a redundancy unit in divisor function, the first conditioning block 3 composed of operational amplifiers. 4, which are again operational amplifiers including passive couplings and two parametric blocks 5,6, consisting of operational amplifiers and an analog multiplier. Furthermore, the device according to the invention consists of a product block 2, which in this case is an analog multiplier, a second conditioning block 8 formed by operational amplifiers in cascade connection with a divider in a multi-input configuration, a definition block 10. 13 and belt speed sensors 12, which in this case are tachodynamics, wherein the belt speed sensor 12 is mechanically coupled to the transfer roller 14 and the angular speed sensor 11 to the mechanism 13. The individual blocks 8-12 are then connected such that the output sensors 11 of the angular velocity of the mechanism 13

244 068244 068

- 3 je paralelně spojen s druhým informačním vstupem k vyhodnocovacího bloku 2 a stavovým vstupem 1 prvního upravovacího bloku 3, jehož výstup je zapojen přes modelový blok 4 na první ztrátový vstup n výběrového bloku 8. K výstupu výběrového bloku 8 je připojen definiční vstup u druhého upravovacího bloku 9, přičemž výstup čidla 12 rychlosti pásu 15 je spojen s prvním informačním vstupem h vyhodnocovacího bl'oku 2, jehož výstup je zapojen na zadávací vstup i prvního parametrického bloku j>. Výstup parametrického bloku 5 je připojen, na první zadávací vstup £ součinového bloku 7, na jehož druhý zadávací vstup f je zapojen výstup druhého parametrického bloku 6, s jehož zadávacím vstupem e je spojen druhý definiční výstup d ovládacího bloku i. První definiční výstup a ovládacího bloku í je paralelně připojen na informační vstupy b,c parametrických bloků 5,6, přičemž první stavový výstup £ ovládacího bloku í je spojen s definičním vstupem £ a druhý stavový výstup r se startovacím vstupem £ definičního bloku 10. Výstup definičního bloku 10 je zapojen na logický vstup t výběrového bloku. 8, k jehož druhému ztrátovému vstupu o je připojen výstup součinového bloku 7. Zadávací vstupy v,y a korekční vstup x druhého upravovacího bloku 9 jsou pak spojeny s příslušnými vstupy nezakresleného autonomního počítače, stavový vstup w s výstupem nezakresleného informačního bloku, informujícího o stavu nabuzení mechanizmu 13 a výstup druhého upravovacího bloku 9 s příslušným vstupem nezakresleného tyristorového měniče mechanizmu 13.- 3 is connected in parallel with the second information input to the evaluation block 2 and the status input 1 of the first treatment block 3, the output of which is connected via the model block 4 to the first loss input n of the selection block 8. the output of the belt speed sensor 12 is connected to the first information input h of the evaluation block 2, the output of which is connected to the input input i of the first parameter block j>. The output of the parameter block 5 is connected to the first input input £ of the product block 7, to whose second input input f the output of the second parameter block 6 is connected, with the input input e of which the second definition output d of the control block i is connected. block 1 is connected in parallel to the information inputs b, c of the parameter blocks 5,6, the first status output £ of the control block 1 being connected to the definition input a and the second status output r to the start input £ of the definition block 10. to logical input t of the selection block. The input inputs v, y, and the correction input x of the second conditioning block 9 are then coupled to the respective inputs of the non-plotted autonomous computer, the state input w with the output of a non-plotted information block informing about the state of the mechanism. 13 and the output of the second conditioning block 9 with the corresponding input of the untreated thyristor transducer of the mechanism 13.

Funkce zařízení podle vynálezu je následující. Ha stavový vstup l prvního upravovacího bloku 3 je přiveden signál z čidla 11 úhlové rychlosti mechanizmu 13, kde je úrovňově i znaménkově upraven na signál absolutní hodnoty úhlové rychlosti. Tento signál společně s interním referenčním signálem v modelovém bloku 4 umožní rekonstrukci ztrát suchého a valivého tření mechanizmu 13 a pásu 15» resp.jiného profilu materiálu, přes převáděcí a snímá-, cí armatury a dále i ventilační ztráty svitku. Rekonstrukce je realizována po úsecích spojitou aproximací výsledného průběhu, získaného empiricky přímo na realizovaném mechanizmu 13. Signál z čidla 11 úhlové rychlosti mechanizmu 13 je společTně se signálem rychlosti pásu 15 z čidla 12 rychlosti vyhodnocen ve vyhodnocovacím bloku 2 jako průměr svitku. Ten pak přes zadávací vstup i a společ/hě s informačním vstupem b vytváří v prvním parametrickém bloku 5 nelineární závislost svým průběhem, odpovídajícím průběhuThe function of the device according to the invention is as follows. The state input 1 of the first conditioning block 3 is supplied with a signal from the angular velocity sensor 11 of the mechanism 13, where it is level and sign adjusted to an absolute angular velocity signal. This signal, together with the internal reference signal in the model block 4, enables the recovery of the dry and rolling friction losses of the mechanism 13 and the belt 15 or other material profile, through the transfer and sensing fittings and the coil ventilation losses. The reconstruction is effected in sections by a continuous approximation of the resulting waveform obtained empirically directly on the implemented mechanism 13. The signal from the angular velocity sensor 11 of the mechanism 13, together with the velocity signal of the belt 15 from the velocity sensor 12 is evaluated in the evaluation block 2. It then forms a non-linear dependence by its waveform, corresponding to the waveform, in the first parameter block 5 via the input input i and the information input b.

- 4 244 068 deformačních ztrát. Aby rekonstrukce deformačního ztrátového momentu byla dokonalá, je zapotřebí vytvořit síí parametrických křivek v součinovém bloku 7, kde parametrem se stává výstupní signál druhého parametrického bloku 6, který respektuje závislost tahové, tlakové a ohybové deformace na průřezu a modulu pružnosti v tahu. Ve výběrovém bloku 8 je pomocí signálu na jeho logickém vstupu t rekonstruované kompletní ztrátové složce momentu dotvořena časová a znaménková příslušnost. Zmíněný signál odpovídá výstupu definičního bloku 10, který ze směru pohybu mechanizmu, t.j. signálu na jeho definičním vstupu £ a časového okamžiku iniciace pohonu, t.j. signálu na jeho startovacím vstupu es, respektuje funkci navíjení, resp.odvíjení a časovou sekvenci potřebné kompensační složky z rekonstruovaných ztrát. V druhém upravovacím bloku 9, se pak vytváří výsledný zadávaný moment jako součet složky tahové- první zadávací vstup složky ke kompenzování změny kinetické energie při změně rychlosti pohonu- druhý zadávací vstup v, kompenzační složky rekonstruovaných ztrát - definiční vstup u a korekčního signálu stochastické složky ztrátového momentu z nezakresleného autonomního mikropočítače - korekční vstup x. Z takto vytvořeného výsledného momentu se získá signál žádaného kotevního proudu pohonu, vydělíme-li zmíněný moment signálem, přivedeným na stavový vstup w druhého upravovacího bloku 9 a odpovídajícím budící konstantě nezakresleného poháněcího motoru mechanizmu 13.- 4,244,068 deformation losses. In order for the deformation loss torque reconstruction to be perfect, it is necessary to create a network of parametric curves in the product block 7, where the output signal of the second parameter block 6 respects the dependence of the tensile, compression and bending deformation on the cross-section and tensile modulus. In the selection block 8, the time and sign belonging is completed by the signal at its logical input t of the reconstructed complete torque loss component. Said signal corresponds to the output of the definition block 10, which from the direction of movement of the mechanism, ie the signal at its definition input a and the time of the drive initiation, ie the signal at its start input es, respects the winding / unwinding function and time sequence of the necessary compensating component. losses. In the second processing block 9, the resulting input torque is then generated as the sum of the tensile component - the first component input input to compensate for the kinetic energy change when the drive speed changes - the second input input v, the reconstructed loss compensation components u definition and stochastic loss torque component from a non-drawn autonomous microcomputer - correction input x. From the resultant torque thus generated, the desired anchor current of the drive is obtained by dividing said torque by the signal applied to the state input w of the second conditioning block 9 and the corresponding excitation constant of the drive motor not shown.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Equipment for the reconstruction of losses in winding and unwinding mechanisms, consisting of a control block, evaluation block, two conditioning blocks, model block, two parametric blocks, product block, selection block, definition bio, mechanism angular speed sensor and belt speed sensor, characterized by in that the output of the angular velocity sensor (11) of the mechanism (13) is connected in parallel to the second information input (k) of the evaluation block (2) and the status input (X) of the first adjustment block (3) whose output is connected via the model block ( 4) to the first loss input (n) of the selection block (8), to the output of which the definition input (u) of the second conditioning block (9) is connected, the output of the belt speed sensor (12) being connected to the first information input ( h) evaluation block (2), whose output is connected to input input (i) of the first parameter block (5), whose output is connected n to the first input input (j) of the product block (7), to whose second input input (f) the output of the second parameter block (6) is connected, to whose input input (ej the second definition output (d) of the control block C1 is connected) »Whose first definition output (a) is connected in parallel to the information inputs (b, c) of the parameter blocks (5,6), the first status output (p) of the control block (i) being connected to the definition input (g) and the second a status output (r) with a start input (s) of the definition block (10), the output of which is connected to the logic input (t) of the selection block (8), to whose second loss input (o) the output of the product block (7).