DE10123274B4 - Method for controlling the temperature of an extruder for metals - Google Patents

Method for controlling the temperature of an extruder for metals Download PDF

Info

Publication number
DE10123274B4
DE10123274B4 DE2001123274 DE10123274A DE10123274B4 DE 10123274 B4 DE10123274 B4 DE 10123274B4 DE 2001123274 DE2001123274 DE 2001123274 DE 10123274 A DE10123274 A DE 10123274A DE 10123274 B4 DE10123274 B4 DE 10123274B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
input function
cycle
der
pressing
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE2001123274
Other languages
German (de)
Other versions
DE10123274A1 (en
Inventor
Madhukar Pandit
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE2001123274 priority Critical patent/DE10123274B4/en
Publication of DE10123274A1 publication Critical patent/DE10123274A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10123274B4 publication Critical patent/DE10123274B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C31/00Control devices, e.g. for regulating the pressing speed or temperature of metal; Measuring devices, e.g. for temperature of metal, combined with or specially adapted for use in connection with extrusion presses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

Verfahren zur Temperaturregelung einer Strangpresse für Metalle, indem durch Auswertung eines gerade vergangenen Presszyklus k ein Verlauf für eine Eingabefunktion uk+1(l) zur manuellen Steuerung der Pressgeschwindigkeit und ein axialer Barrentemperaturverlauf θBk+1(l) des zu verpressenden Materials eines darauf folgenden Zyklus (k + 1) derart generiert und vorgegeben werden, dass die Temperatur θak+1(l) der Profile beim Austritt aus der Matrize möglichst konstant und gleich einem vorgegebenen Sollwert θaw ist, und zugleich die Pressgeschwindigkeit möglichst konstant und gleich dem vorgegebenen Wert vk+1 bleibt, und die Einspeisung der errechneten Eingabefunktion uk+1(l) durch Nachfahren eines auf einem Monitor eingeblendeten Verlaufs der errechneten Eingabefunktion erfolgt, wobei ein tatsächlicher Barrentemperaturverlauf θBk+1(l) gemessen wird, und hieraus ein optimaler Eingabefunktionsverlauf berechnet und ab dem Beginn bis zum Ende des (k + 1). Presszyklus auf einen Monitor eingeblendet wird, auf welchem zugleich eine vom Operateur manuell eingegebene Eingabefunktion auch derart dargestellt wird, dass der Operateur durch Nachfahren des optimalen Verlaufs...Method for controlling the temperature of an extruder for metals, by evaluating a just past pressing cycle k a curve for an input function u k + 1 (l) for manual control of the pressing speed and an axial bar temperature curve θ Bk + 1 (l) of the material to be pressed one following cycle (k + 1) are generated and specified such that the temperature θ ak + 1 (l) of the profiles as exiting the die as constant as possible and equal to a predetermined setpoint θ aw , and at the same time the pressing speed as constant as possible and equal given value v k + 1 remains, and the feed of the calculated input function u k + 1 (l) by descending a superimposed on a monitor history of the calculated input function takes place, wherein an actual bar temperature curve θ Bk + 1 (l) is measured, and from this calculates an optimal input function history and from the beginning to the end of (k + 1). Pressing cycle is superimposed on a monitor on which at the same time an input manually entered by the operator input function is also displayed in such a way that the surgeon by descending the optimal course ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturregelung einer Strangpresse für Metalle.This The invention relates to a method for controlling the temperature of an extruder for metals.

Strangpressen werden allgemein zur Herstellung von strangartigen Erzeugnissen aus Metall, Glas oder Kunststoff eingesetzt. Bei diesem Prozess, der in der Verfahrenstechnik den Warmumformprozessen zugeordnet wird, ist zur Maximierung der Produktivität und Homogenisierung der Produktqualität die Beherrschung des thermischen Haushaltes erwünscht.extrude are commonly used for making stranded products made of metal, glass or plastic. In this process, assigned to hot forming processes in process engineering is to control productivity in order to maximize productivity and homogenize product quality of the thermal household desired.

Beim Strangpressen von Metallen, wie z. B. von Aluminium, auf welches sich im folgenden bezogen wird, werden Aluminiumbarren in einem Ofen auf 400 bis 500°C erhitzt und anschließend in einen Aufnehmer (Rezipienten) geladen. Dieser ist einseitig von einer Matrize verschlossen, deren Durchbruch dem Querschnitt des entstehenden Profilstrangs entspricht. Von der Gegenseite wird mit einem Stempel unter Einwirkung einer sehr großen Kraft (> 10 MN) der Block bis auf einen kleinen Rest durch die Matrize gedrückt. Nach Beendigung eines Zyklus wird ein neuer Block geladen und der Pressvorgang kann wiederholt werden.At the Extrusion of metals, such. B. of aluminum, on which As will be referred to below, aluminum ingots are in one Oven at 400 to 500 ° C heated and then loaded into a receptacle (recipient). This one-sided by a die closed, the breakthrough of the cross section of the resulting profile strand corresponds. From the other side is with a stamp under the influence of a very large force (> 10 MN) the block except for a small one Rest pushed through the die. After completion of a cycle, a new block is loaded and the Pressing process can be repeated.

Die Bilanz des thermischen Haushalts ergibt sich aus der Differenz der zugeführten thermische Energie und mechanischen Arbeit und der durch Wärmeleitung abgeführten Energie. Die resultierende Temperatur der heraustretenden Profile beim Austritt aus der Matrize kann durch die Vorheiztemperatur der Barren und die Pressgeschwindigkeit gezielt beeinflusst werden. Die Pressgeschwindigkeit ihrerseits wird in älteren Anlagen durch die Operateureingabe für die Verstellung der Öldurchflussmenge des hydraulischen Systems beeinflusst. Dabei ist die Operateureingabe der Sollwert für die Schwenkwinkel einer Schwenkwinkelpumpe oder für die Ventilstellung. In modernen Anlagen gibt der Presseführer den von ihm gewünschten Sollverlauf für die Geschwindigkeit vor. Eine Geschwindigkeitsregelung sorgt dafür, dass die tatsächliche Pressgeschwindigkeit gleich der vom Presseführer vorgegebenen Soll-Pressgeschwindigkeit ist, sofern der Pressdruck in seinen Grenzen bleibt. Im allgemeinen wird die Geschwindigkeitsregelung mit einem Speicher Programmierbaren Steuerungssystem (SPS) implementiert.The Balance of the thermal budget results from the difference of the supplied thermal energy and mechanical work and by heat conduction dissipated Energy. The resulting temperature of the protruding profiles at the exit from the die can by the preheat of the Ingot and the pressing speed are specifically influenced. The pressing speed in turn is in older systems by the operator input for the Adjustment of the oil flow rate of the hydraulic system. Here is the surgeon input the setpoint for the swivel angle of a swivel angle pump or for the valve position. In modern plants, the press guide gives what they want Target course for the speed ahead. A speed control ensures that the actual Press speed equal to the specified press speed by the press driver is, provided that the pressing pressure remains within its limits. In general is the speed control with a memory programmable control system (PLC) implemented.

In der Verfahrenstechnik ist bekannt, dass das Produktivitätsmaximum dann erreicht wird, wenn möglichst während des gesamten Presszyklus mit der maximal zulässigen Strangaustrittstemperatur gepresst wird. Desweiteren hat diese Temperatur einen erheblichen Einfluss auf die metallurgischen Eigenschaften der Produkte, weswegen auch aus Gründen der Qualitätssicherung ein erhebliches Interesse besteht, sie definiert vorzugeben und während des Prozesses konstant zu halten. Bei Erfüllung dieser Bedingung spricht man von einem isothermen Strangpressvorgang [1, 2, 3].In the process engineering is known that the productivity maximum then achieved if possible while of the entire pressing cycle with the maximum permissible strand outlet temperature is pressed. Furthermore, this temperature has a considerable Influence on the metallurgical properties of the products, therefore also for reasons quality assurance There is considerable interest in defining and defining them while to keep the process constant. Upon fulfillment of this condition speaks one of an isothermal extrusion process [1, 2, 3].

Die Realisierung des isothermen Strangpressens von Aluminium ist jedoch mit erheblichen, technologisch unzureichend gelösten Problemen verbunden, weswegen bisher vorwiegend eine theoretische Aufarbeitung der Thematik in der technischen Literatur erfolgt ist, der Einsatz auf breiter Ebene in der Industrie aber ausgeblieben ist.The However, realization of the isothermal extrusion of aluminum is associated with significant, technologically inadequately solved problems, therefore so far mainly a theoretical review of the topic in the technical literature is done, the use at a broad level but has failed in the industry.

In der Literatur [4, 5, 6, 7] sind bisher a) das simulierte isotherme Strangpressen, das b) geregelte isotherme Strangpressen und c) die zyklische Regelung von Strangpressen bekannt.

  • a) Beim simulierten Strangpressen [5] wird die Strangaustrittstemperatur aufgrund eines thermischen Simulationsmodells vorausberechnet und durch Umkehrung kann ein bezüglich dieses Modells optimaler Pressgeschwindigkeitsverlauf berechnet werden. Der Strangpressprozess, der ein thermisches System mit verteilten Parametern darstellt, ist mit analytischen Methoden jedoch kaum und mit numerischen Methoden nur ungenau beschreibbar, weswegen dieses Verfahren keine be friedigende Ergebnisse liefert.
  • b) Beim geregelten Strangpressen [4] wird die Strangaustrittstemperatur gemessen, wobei vorwiegend Strahlungspyrometer eingesetzt werden. Die Grundstruktur entspricht einem geschlossenen Regelkreis, der durch permanenten Vergleich von Soll- und Istwert während des Prozesses eine Stellgröße für die Pressgeschwindigkeit berechnet. Da bei der kontaktlosen Messung der Strangaustrittstemperatur, insbesondere an Aluminium, mit regelmäßigen Störungen zu rechnen ist, kann ein unkontrolliertes Systemverhalten nicht ausgeschlossen werden. Folglich hat sich diese Strategie in der Praxis als nicht leicht anwendbar erwiesen.
  • c) Im Europäischen Patent EP 0615 795 B1 [6] ist die zyklische Regelung von Strangpressen angegeben [7,8].
  • 1. Das Verfahren beginnt mit der Messung des axialen Barrentemperaturprofils, bevor er im Rezipienten eingeladen wird.
  • 2. Der Verlauf der Pressgeschwindigkeit als Funktion der Stempelposition l wird vor Beginn eines jeden Presszyklus von einem Digitalrechner berechnet und vorgegeben. Der Geschwindigkeitsregelkreis sorgt dafür, dass der tatsächliche Geschwindigkeitsverlauf mit dem vorgegebenen Sollverlauf übereinstimmt.
  • 3. Die Pressung erfolgt. Die tatsächliche Pressgeschwindigkeit und die Strangaustrittstemperatur werden über den gesamten Presszyklus gemessen.
  • 4. Nach Beendigung des Presszyklus wird der optimale Sollgeschwindigkeitsverlauf für den nachfolgenden Zyklus mit Hilfe von Optimierungsalgorithmen unter Berücksichtigung der Grenzwerte derart berechnet und vorgegeben, dass die Temperaturfehler, d.h. die Differenz zwischen den gewünschten und der tatsächlichen Strangaustrittstemperatur, minimiert wird.
In the literature [4, 5, 6, 7] are so far known a) the simulated isothermal extrusion, b) controlled isothermal extrusion and c) the cyclic control of extruders.
  • a) In simulated extrusion [5], the strand outlet temperature is calculated in advance on the basis of a thermal simulation model, and by reversing it is possible to calculate an optimum compression velocity profile with respect to this model. However, the extrusion process, which is a thermal system with distributed parameters, is poorly described by analytical methods and numerical methods only inaccurately, which is why this method does not provide satisfactory results.
  • b) In controlled extrusion [4], the strand outlet temperature is measured, with predominantly radiation pyrometers being used. The basic structure corresponds to a closed control loop, which calculates a manipulated variable for the pressing speed by permanently comparing the setpoint and actual value during the process. Since in the contactless measurement of the strand outlet temperature, in particular of aluminum, is to be expected with regular disturbances, an uncontrolled system behavior can not be excluded. Consequently, this strategy has proven to be not easily applicable in practice.
  • c) In the European patent EP 0615 795 B1 [6] the cyclic control of extrusion presses is given [7,8].
  • 1. The procedure begins with the measurement of the axial bar temperature profile before being loaded into the recipient.
  • 2. The course of the press speed as a function of the punch position l is calculated and specified by a digital computer before the start of each press cycle. The speed control loop ensures that the actual speed curve matches the specified setpoint course.
  • 3. The pressing takes place. The actual press speed and the strand exit temperature are measured over the entire press cycle.
  • 4. At the end of the pressing cycle, the optimum target velocity profile for the subsequent cycle is calculated and specified by means of optimization algorithms taking into account the limit values in such a way that the temperature errors, ie the difference between the desired and the actual strand outlet temperature, are minimized.

Das o.g. Verfahren c) ist erfolgreich in modernen Strangpressen mit Speicher Programmierbaren Steuerungssystemen (SPS) und Geschwindigkeitsregelung eingesetzt und erprobt [8, 9]. In älteren Anlagen ist eine Geschwindigkeitsregelung nicht verfügbar. Die Eingabe erfolgt über einen Drehknopf, mit welchem der Presseführer die Sollwinkelstellung für die Schwenkwinkel bzw. Ventil des hydraulischen Systems vorgibt. Der Einsatz einer Regelung nach EP 0615 795 B1 erweist sich als kostspielig. Ferner erfordert die Installation des Systems die Unterbrechung des Pressbetriebes.The above-mentioned method c) is successfully used and tested in modern extrusion presses with memory programmable control systems (SPS) and speed control [8, 9]. In older systems, a cruise control is not available. The input is made via a rotary knob, with which the press driver sets the desired angular position for the swivel angle or valve of the hydraulic system. The use of a regulation after EP 0615 795 B1 turns out to be costly. Furthermore, the installation of the system requires the interruption of the pressing operation.

Eine Voraussetzung in EP 0615 795 B1 , die nicht immer vorliegt, ist, dass die Barrentemperatur keinen Schwankungen unterliegen.A prerequisite in EP 0615 795 B1 which is not always present is that the bar temperature is not subject to fluctuations.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem isothermes Strangpressen in ältere Strangpressanlagen implementiert werden kann, ohne kostspielige Investitionen wie z.B. für eine Geschwindigkeitsregelung oder Unterbrechungen vornehmen zu müssen, wobei ferner Veränderungen der Barrentemperatur Rechnung getragen wird. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß der Merkmale des Patentanspruches 1.task the present invention is to develop a method implemented with isothermal extrusion in older extrusion presses can be made without costly investments such as for a cruise control or interruptions, with further changes in the Bar temperature is taken into account. The task is solved by a Method according to the features of claim 1.

Der Erfinder schlägt ein Verfahren zur Generierung und Einspeisung einer optimalen Trajektorie für die Operateureingabe bzw. Pressgeschwindigkeit bei gegebenem Barrentemperaturprofil vor. Dabei erfolgt die Einspeisung der optimalen Trajektorie in älteren Strangpressenanlagen (ohne Geschwindigkeitsregelung oder Speicher Programmierbaren Steuerungen) durch Nachfahren des vorgezeichneten optimalen Verlaufs der Eingabe auf einem Monitor seitens des Operateurs.Of the Inventor proposes a method for generating and feeding an optimal trajectory for the surgeon input or press speed for a given bar temperature profile. The feeding of the optimal trajectory takes place in older extrusion presses (without speed control or memory programmable controllers) by descending the predetermined optimal course of the input on a monitor on the part of the surgeon.

Darüber hinaus schlägt er für Anlagen mit Barrenöfen, bei denen die axiale Temperaturprofil (Taper) gezielt einstellbar ist, ein Verfahren vor, mit welche isothermes Strangpressen bei möglichst konstanter Pressgeschwindigkeit erzielt werden kann. In diesem Fall wird das, für die Erzielung der gewünschten konstanten Austrittstemperatur bei der gewünschten konstanten Pressgeschwindigkeit, erforderliche Barrentemperaturprofil errechnet und der Barrenofentemperaturregelung vorgegeben. Vor dem Laden des Barrens in den Rezipienten wird das tatsächlich erreichte Barrentemperaturprofil erfasst und der dazugehörige Operateureingabeverlauf errechnet und eingespeist.Furthermore beats he for Plants with barren stoves, in which the axial temperature profile (Taper) specifically adjustable is a method by which isothermal extrusion at preferably constant pressing speed can be achieved. In this case will that, for achieving the desired constant exit temperature at the desired constant press speed, required bar temperature profile calculated and the Barrenofentemperaturregelung specified. Before loading the bar into the recipient, the indeed reached Barentemperaturprofil recorded and the associated surgeon input history calculated and fed.

Unter regelungstechnischen Gesichtspunkten ist die Strangpresse, mit einem Strahlungspyrometer als Messsensor für die Regelgröße, wie folgt zu charakterisieren:

  • – Die Sollwertkurve der Strangaustrittstemperatur θaw(t) (0 < t < TZyk) ist vor Beginn eines Zyklus bekannt.
  • – Die Zykluszeit TZyk hat stets die gleiche Größenordnung.
  • – Das Systemverhalten ist nur langsam zeitveränderlich (>> TZyk).
  • – Der Prozess ist nichtlinear und mit analytischen Methoden kaum beschreibbar.
  • – Das Prozessverhalten ist determiniert, unterliegt keinen stochastischen Parameterschwankungen und ist stets reproduzierbar.
  • – Jeder Zyklus hat den gleichen Anfangszustand.
  • – Die Stellgrößen des Prozesses sind begrenzt und nicht beliebig schnell veränderbar.
  • – Die Erfassung der Regelgröße (Strangaustrittstemperatur θa) ist mit Fehlern, Messstörungen und mit einer Totzeit behaftet, weswegen eine offline-Verarbeitung der Messsignale vorteilhaft ist.
From a control engineering point of view, the extrusion press, with a radiation pyrometer as a measuring sensor for the controlled variable, is characterized as follows:
  • - The setpoint curve of the strand outlet temperature θ aw (t) (0 <t <T Zyk ) is known before the beginning of a cycle.
  • - The cycle time T Zyk always has the same order of magnitude.
  • - The system behavior is only slowly time- changeable (>> T Zyk ).
  • - The process is non-linear and hardly describable by analytical methods.
  • - The process behavior is determined, is not subject to stochastic parameter fluctuations and is always reproducible.
  • - Each cycle has the same initial state.
  • - The manipulated variables of the process are limited and can not be changed arbitrarily fast.
  • - The detection of the controlled variable (strand outlet temperature θ a ) is fraught with errors, measurement errors and a dead time, which is why an offline processing of the measurement signals is advantageous.

Aufgrund dieser Prozesseigenschaften wird im Europäischen Patent EP 0615 795 B1 ein Verfahren vorgeschlagen, das von konventionellen Festwertregelungen abweicht. Dabei wird nicht, wie bei einem geschlossenen Regelkreis, nur der lokale Arbeitspunkt, sondern stets der gesamte Zyklus optimiert. Wegen der repetitiven Natur des Prozesses wird die Erfahrung aus einem Zyklus k für die Generierung der Pressgeschwindigkeitskurve k + 1 verwendet, womit eine Rückkopplung von einem auf den anderen Zyklus vorhanden ist.Due to these process properties, the European patent EP 0615 795 B1 proposed a method that deviates from conventional fixed-value controls. It is not, as in a closed loop, only the local operating point, but always optimized the entire cycle. Because of the repetitive nature of the process, the experience of one cycle k is used to generate the press speed curve k + 1, thus providing feedback from one cycle to the other is.

In der bisherigen Literatur, wie [5] und im EP 0615 795 B1 [6], wird vorausgesetzt, dass bei gegebener Barrentemperatur, die Pressgeschwindigkeit die unmittelbare vom Operateur verstellbare Einflussgrösse ist. Folglich errechnen die dort vorgeschlagenen Verfahren den Sollpressgeschwindigkeitsverlauf und geben ihn vor. Ein Geschwindigkeitsregelkreis, wenn ein solcher vorhanden ist, sorgt dafür, dass dieser Geschwindigkeitsverlauf auch erzielt wird. Die Verfahren sind nicht anwendbar, wenn keine Geschwindigkeitsregelung vorhanden ist. Diese Situation liegt in älteren Anlagen vor. In älteren Anlagen ist nicht die Pressgeschwindigkeit sondern die Schwenkwinkel einer Schwenkwinkelpumpe bzw. die Ventilstellung und damit die Öldurchflussmenge die primäre Operateureingabegrösse.In previous literature, such as [5] and im EP 0615 795 B1 [6], it is assumed that for a given bar temperature, the pressing speed is the immediate variable variable by the surgeon. Consequently, the methods proposed there calculate and specify the desired pressing speed profile. A speed control loop, if one exists, ensures that this speed profile is also achieved. The procedures are not applicable if there is no cruise control. This situation exists in older systems. In older systems, it is not the pressing speed but the pivot angle of a swivel angle pump or the valve position and thus the oil flow rate that is the primary operator input parameter.

Im Gegensatz zu [5, 6] sind in der vorliegenden Erfindung sowohl die Öldurchflussmenge als auch die Pressgeschwindigkeit als Operateureingabe u zulässig. Damit entfällt die Voraussetzung des Vorhandenseins einer Geschwindigkeitsregelung.in the Contrary to [5, 6] in the present invention, both the oil flow rate as well as the press speed as surgeon input u allowed. In order to deleted the requirement of the presence of a cruise control.

Das vorgeschlagene Verfahren arbeitet in 2 Phasen.

  • i) Nach einem jeden Matrizenwechsel wird der erste Zyklus mit den Erfahrungswerten des Operateurs gefahren. Nach Ablauf des ersten Zyklus wird zunächst durch Auswertung der Verläufe der Eingabegrösse u0(t) und Ausgangsgröße θa0(t) ein mathematisches Abbild für das Übertragungsverhalten der Strangpresse erstellt.
  • ii) Die Regelung setzt ab den 2. Zyklus ein. Mit Hilfe des Abbilds wird anhand der gemessenen Verlaufs von der Austrittstemperatur θak(t) und der Operateureingabe uk(t) im k-ten Zyklus der Verlauf der Eingabegrösse uk+1(t) nach den Verfahren der iterativ lernender Regelungen [10, 11] derart bestimmt, dass der Regelfehler ek+1(t) = θaw(t) – θak+1(t) (1)und der Stellaufwand uk+1(t) möglichst gering werden. Insbesondere können auch Stellgrößenbeschränkungen berücksichtigt werden. Die Operateureingabekurve uk+1(t) wird vor Beginn des Zyklus k + 1 berechnet und während des Pressvorgangs nicht mehr verändert.
The proposed method works in 2 phases.
  • i) After each die change, the first cycle is run with the experience of the surgeon. After the first cycle has ended, a mathematical image for the transfer behavior of the extruder is first created by evaluating the curves of the input variable u 0 (t) and output variable θ a0 (t).
  • ii) The scheme starts from the 2nd cycle. With the aid of the image, the course of the input quantity u k + 1 (t) is calculated according to the methods of the iteratively learning rules [10... K ) in the k th cycle on the basis of the measured profile of the exit temperature θ ak (t) and the operator input u k (t) , 11] determined such that the control error e k + 1 (t) = θ aw (t) - θ k + 1 (t) (1) and the control effort u k + 1 (t) as low as possible. In particular, manipulated variable restrictions can also be taken into account. The operator input curve u k + 1 (t) is calculated before the beginning of the cycle k + 1 and is not changed during the pressing process.

Nach Beendigung des Pressvorgangs k + 1 wird durch Betrachtung der Regelgüte überprüft, ob das mathematische Abbild nachgestellt werden muss. Ist dies der Fall, so wird durch Auswertung der Eingangs- und Ausgangsverläufe wie unter i) ermittelt. Im anderen Fall wird nach ii) fortgefahren.To Termination of the pressing process k + 1 is checked by considering the control quality, whether the mathematical Image has to be readjusted. If this is the case, it will go through Evaluation of the input and output curves as determined under i). Otherwise, proceed according to ii).

Diese Vorgehensweise erleichtert die Unterdrückung von Messstörungen, da im Gegensatz zu konventionellen Regelungen leistungsfähigere, nichtkausale Filter eingesetzt werden können, und führt trotz schwieriger Randbedingungen zu einem sicheren und robusten Regelsystem. Aufgrund der thermischen Trägheit der Strangpresse sind die Veränderungen der Randbedingungen (Werkzeug- oder Rezipiententemperatur) aufeinanderfolgender Zyklen vernachlässigbar klein, wodurch ein optimaler Prozessverlauf gewährleistet ist. Da die Realisierung nur mit einem Mikrorechner möglich ist, werden die Zeitfunktionen diskret abgetastet. Die kontinuierliche Zeit t wir durch die diskrete Zeit i nach t = i·TA, i = 0, 1, 2, ... (2)ersetzt. Eine Alternative ist die Abtastung der Signale zu den Zeitpunkten, zu welchen der Stempel den Weg l = i·ΔL, mit ΔL = Elementarlänge und i = 0, 1, 2, ... (3)zurück gelegt hat.This approach facilitates the suppression of measurement disturbances because, in contrast to conventional controls, more powerful, non-causal filters can be used and, despite difficult boundary conditions, leads to a safe and robust control system. Due to the thermal inertia of the extruder, the changes in the boundary conditions (tool or recipient temperature) of successive cycles are negligibly small, ensuring an optimal process flow. Since the realization is possible only with a microcomputer, the time functions are scanned discretely. The continuous time t is followed by the discrete time i t = i · T A , i = 0, 1, 2, ... (2) replaced. An alternative is to sample the signals at those times when the stamp clears the way l = i · ΔL, where ΔL = elementary length and i = 0, 1, 2, ... (3) has put back.

Funktionsweise des neuen Verfahrensfunctionality of the new procedure

Es wird berücksichtigt, dass in manchen Strangpressenanlagen ein regelbarer Barrenofen zur Verfügung steht, mit welchem dem Barren ein vorgegebenes axiales Temperaturprofil, genannt Taper, aufgeprägt werden kann. In solchen Systemen wird durch Aufbringung des optimalen Tapers isothermes Pressen bei konstanter Geschwindigkeit erzielt.It is taken into account, that in some extrusion presses a controllable ingot furnace for disposal with which the ingot a predetermined axial temperature profile, called Taper, to be imprinted can. In such systems, by applying the optimal tapers isothermal pressing achieved at a constant speed.

Die Austrittstemperatur des Profils, wenn der Stempel den Weg l in mm seit Beginn des Pressens zurückgelegt hat, sei mit θa(l) bezeichnet. Die Länge l ist zugleich die Länge des ausgepressten Barrens: Die Austrittstemperatur bei sonst gleichen Bedingungen ist abhängig von der Barrentemperatur an der Stelle l, sowie vom Verlauf der Operateureingabe u im Intervall (0, l).The exit temperature of the profile, when the plunger has traveled the distance l in mm since the beginning of pressing, is denoted by θ a (l). The length l is at the same time the length of the pressed bar: The outlet temperature under otherwise identical conditions depends on the bar temperature at the point l, as well as from the course of the operator input u in the interval (0, l).

Verfahren für Anlagen ohne Möglichkeit zur Aufprägung eines axialen Temperaturprofilsmethod for plants without possibility to the imprint an axial temperature profile

In diesem Fall kann die Barrentemperatur nur allmählich verstellt werden. Die Austrittstemperaturregelung wird dann durch Veränderung der Operateureingabefunktion (Sollwert für die Ölfördermenge bzw. für die Pressgeschwindigkeit) bewerkstelligt. Da sich die Temperatur der Barren, so wie sie aus dem Ofen herauskommen, nur allmählich ändert, liegt ein quasi-stationärer Zustand vor. Die Temperatur des Barren im (k+1)-ten Zyklus ist annähernd gleich mit der vom Zyklus k.In In this case, the bar temperature can be adjusted only gradually. The Exit temperature control is then changed by changing the operator input function (Setpoint for the oil flow rate or for the Press speed) accomplished. As the temperature of the Bars, as they come out of the oven, only gradually changes, lies a quasi-stationary one Condition before. The temperature of the ingot in the (k + 1) -th cycle is approximately the same with the cycle k.

Bild 1 zeigt die Anordnung einer direkten Strangpresse mit dem vorgeschlagenen Mobilem Mess- und Automatisierungssystem für Strangpressen (MoMAS). Die Austrittstemperatur θak(l) wird mit Pyrometer 1 erfasst und über eine Interface Einheit, die zur galvanischen Trennung und Signalaufbereitung dient, zum Industrie PC geführt. Pyrometer 2 (der auch durch einen Berührungsthermometer ersetzt werden könnte) erfasst das Temperaturprofil θBk(l) des Barrens.Figure 1 shows the arrangement of a direct extrusion press with the proposed mobile measuring and automation system for extrusion molding (MoMAS). The outlet temperature θ ak (l) is detected with pyrometer 1 and passed to the industrial PC via an interface unit, which is used for galvanic isolation and signal conditioning. Pyrometer 2 (which could also be replaced by a contact thermometer) detects the temperature profile θ Bk (l) of the billet.

Die Barren werden im Blockofen geheizt und zur Strangpresse geführt. Das Pressen erfolgt durch den Aufbau des Pressdrucks, der durch Verstellung der Ölfördermenge verändert wird. In Anlagen ohne Geschwindigkeitsregelung ist die Eingabe u, die der Operateur vorgibt, der Sollwert des Schwenkwinkels einer Schwenkwinkelpumpe und damit der Sollwert für die Ölfördermenge. In Anlagen mit einer Geschwindigkeitsregelung ist die Eingabe u der Sollwert für die Pressgeschwindigkeit. In beiden Fällen erfolgt die Eingabe durch die Stellung des Potentiometers im Bild 1. Die Potentiometerstellung wird auch als ein analoges oder digitales Signal über die Interface Einheit zum Rechner geführt. Sie stellt die Eingabefunktion u(l) als Funktion der Stempellage l dar. Der Positionssensor erfasst die momentane Lage l des Stempels. In Anlagen mit einer Geschwindigkeitsregelung wird aus dem erfassten Positionssignal die Ist-Pressgeschwindigkeit ermittelt. Die Geschwindigkeitsregelung wird durch die automatische Veränderung der Ölfördermenge in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Ist-Geschwindigkeiten des Stempels realisiert. In MoMAS wird die momentane Lage l auch über die Interface Einheit zum Rechner geführtThe Bars are heated in a block oven and fed to the extruder. The Pressing is done by building up the pressing pressure by adjusting the oil flow rate changed becomes. In systems without speed control, the input is u, which dictates the surgeon, the target value of the pivot angle of a Swivel angle pump and thus the setpoint for the oil flow. In plants with a Speed control is the input u is the setpoint for the press speed. In both cases the entry is made by the position of the potentiometer in the picture 1. The potentiometer position is also called an analog or digital Signal over the Interface unit led to the computer. It represents the input function u (l) as a function of the platen position l. The position sensor detects the current position l of the stamp. In systems with a cruise control becomes the actual press speed from the detected position signal determined. The speed control is by the automatic change the oil flow rate dependent on realized by the difference between the target and actual speeds of the punch. In MoMAS the current position l also becomes the interface unit Computer led

Zur Berechnung des optimalen Eingangsverlaufs wird für den Zusammenhang zwischen den Prozessgrößen folgender Ansatz gewählt:

Figure 00050001
wobei α, β und gk(l) unter Verwendung von Daten aus vorausgegangenen Pressläufen gewählt werden. Durch Diskretisierung mit l = i·Δ, i = 0, 1, 2, ..., N – 1, N·Δ = L = Länge des zu pressenden Barrens werden die Gleichungen (4) (5) zu
Figure 00050002
bzw. in Matrizendarstellung
Figure 00050003
For the calculation of the optimal input profile, the following approach is chosen for the relationship between the process variables:
Figure 00050001
where α, β and g k (l) are selected using data from previous press runs. By discretization with l = i · Δ, i = 0, 1, 2, ..., N - 1, N · Δ = L = length of the billet to be pressed, equations (4) (5) are added
Figure 00050002
or in matrix representation
Figure 00050003

Die Elemente der Impulsantwortmatrix G k werden ebenfalls aus vorausgegangenen Versuchen bestimmt [10, 11]. Die Berechnung des optimalen Verlaufs von uk+1(l) zu Beginn des (k+1)-Zyklus erfolgt wie in [1] angegeben mit optimierenden iterativ lernenden Regelungen. Eine zweite Möglichkeit zur Ermittlung von uk+1(l) gibt es mit Hilfe linearer iterativ lernender Regelung. Hierbei wird

Figure 00060001
wobei R die Reglermatrix und
Figure 00060002
darstellen.The elements of the impulse response matrix G k are also determined from previous experiments [10, 11]. The calculation of the optimal course of u k + 1 (l) at the beginning of the (k + 1) cycle is carried out as described in [1] with optimizing iteratively learning rules. A second possibility for the determination of u k + 1 (l) exists with the help of linear iterative learning control. This is
Figure 00060001
where R is the regulator matrix and
Figure 00060002
represent.

Das Isotherme Pressen wird mit dem o.g. Automatisierungssystem unter Einbindung des Operateurs im Regelkreis wie folgt erreicht: Der optimale Verlauf der Eingabefunktion uk+1(l) für den Zyklus k + 1 wird in der Pause zwischen den Zyklen k und k + 1 aus den Verläufen der Eingabefunktion uk(l) und der Fehlerfunktion ek(l) im Zyklus k berechnet. Der gesamte berechnete Verlauf wird als Funktion der Stempelposition zu Beginn des (k + 1). Zyklus auf einem Monitor eingeblendet. Zugleich wird auf dem gleichen Monitor auch die tatsächliche Operateureingabe angezeigt. Der Operateur fährt die optimale Kurve nach, indem er den Drehknopf der Operateureingabe geeignet betätigt, und damit beaufschlägt er die Strangpresse mit dem errechneten optimalen Eingabefunktionsverlauf uk+1(l). Im Falle, dass die Ofentemperaturregelung nicht eine konstante Barrentemperatur gewährleistet, wird die Barrentemperatur gemessen bevor der Barren in den Rezipienten geladen wird, und der Messwert wird in die Berechnung einbezogen.The isothermal pressing is achieved with the abovementioned automation system with the involvement of the operator in the control loop as follows: The optimum course of the input function u k + 1 (l) for the cycle k + 1 becomes in the interval between the cycles k and k + 1 out of the Run the input function u k (l) and the error function e k (l) calculated in the cycle k. The total calculated course is a function of the punch position at the beginning of the (k + 1). Cycle displayed on a monitor. At the same time, the actual operator input is displayed on the same monitor. The surgeon retraces the optimal curve by properly manipulating the operator input knob, and then applies the calculated optimum input function curve u k + 1 (l) to the extruder. In case the oven temperature control does not ensure a constant bar temperature, the bar temperature is measured before the bar is loaded into the receiver and the measured value is included in the calculation.

Im Einzelnen besteht das Verfahren aus den folgenden Schritten:

  • a) MoMAS wird während eines vom Operator bestimmten Zyklus – z.B. des zweiten Zyklus nach einem Matrizenwechsel – aktiviert.
  • b) Die Barrentemperatur wird gemessen.
  • c) Die Operateureingabe u(l), mit l = der Stempelweg, für diesen Zyklus ist eine konstante Grösse u0, die der Operator aufgrund seiner Erfahrung und Expertise wählt und vorgibt.
  • d) Nach Ablauf des Zyklus wird das Maximum der Profilaustrittstemperatur θmax in diesem Zyklus von MoMAS automatisch ermittelt. Üblicherweise tritt θmax gegen Ende des Zyklus auf. Gleichzeitig kontrolliert der Operateur die Qualität des Profils. Ist die Profilqualität zufriedenstellend, so stellt θmax die Profilaustrittstemperatur dar, die man idealerweise durch Vorgabe einer geeigneten Operateureingabe usoll(l) über den ganzen Zyklus erzielen müsste. Wahlweise kann der Operator θmax oder einen anderen Wert für den Sollwert der Profilaustrittstemperatur θaW wählen.
  • e) MoMAS ermittelt den Zusammenhang zwischen der Operatoreingabe, Barrentemperatur, Pressgeschwindigkeit und der Profilaustrittstemperatur aus den Verläufen der Prozessgrößen im abgelaufenem (k-ten) Zyklus.
  • f) Die Barrentemperatur der nächsten im Zyklus k + 1 zu pressenden Barren wird gemessen.
  • g) Den optimalen Verlauf der Operateureingabe uk+1(l) in Abhängigkeit vom Stempelweg l wird unter Benutzung der Kenntnissen der Verläufe der Prozessgrößen im vorangegangenen Zyklus k, sowie der gemessenen Barrentemperatur und der gewünschten Austrittstemperatur, unter Berücksichtigung der erlaubten Grenzen der Stellgrößen, nämlich Presskraft und Stempelgeschwindigkeit von MoMAS berechnet.
  • h) Der von MoMAS berechnete Verlauf der Operateureingabe uk+1(l) wird für den gesamten Zyklus zu Beginn des nachfolgenden Zyklus auf den Monitor eingeblendet.
  • i) Die Pressung des k + 1-ten Zyklus wird gestartet. Auf dem Monitor wird zusätzlich zu dem von MoMAS vorgeschlagenen Verlauf uk+1(l) für die Operateureingabe auch die tatsächlich vom Operateur vorgegebene Eingabe in einer anderen Farbe dargestellt. Der Operator justiert nun seine Eingabe laufend während des Zyklus derart, dass in der Anzeige seine Eingabe mit dem vorgeschlagenen Verlauf möglichst gut übereinstimmt.
  • j) Die Schritte e) bis i) werden wiederholt. Eventuell kann man auf Schritt e) verzichten und nur die Schritte f) bis i) wiederholen.
More specifically, the method consists of the following steps:
  • a) MoMAS is activated during a cycle determined by the operator - eg the second cycle after a die change.
  • b) The bar temperature is measured.
  • c) The operator input u (l), where l = the stamp path, for this cycle is a constant quantity u 0 , which the operator chooses and specifies based on his experience and expertise.
  • d) At the end of the cycle, the maximum of the profile exit temperature θ max in this cycle is automatically determined by MoMAS. Usually, θ max occurs near the end of the cycle. At the same time, the surgeon checks the quality of the profile. If the profile quality is satisfactory, θ max represents the profile exit temperature, which ideally should be achieved by specifying a suitable operator input u soll (l) over the entire cycle. Optionally, the operator may choose θ max or some other value for the setpoint value of the profile exit temperature θ aW .
  • e) MoMAS determines the relationship between the operator input, bar temperature, press speed and profile exit temperature from the process variables in the expired (k th) cycle.
  • f) The bar temperature of the next bar to be pressed in cycle k + 1 is measured.
  • g) The optimal course of the operator input u k + 1 (l) as a function of the punch path l, using the knowledge of the processes of the process variables in the previous cycle k, and the measured bar temperature and the desired outlet temperature, taking into account the allowed limits of the control variables, namely press force and punch speed calculated by MoMAS.
  • h) The progression of the operator input u k + 1 (l) calculated by MoMAS is superimposed on the monitor for the entire cycle at the beginning of the following cycle.
  • i) The pressing of the k + 1-th cycle is started. In addition to the progression u k + 1 (l) suggested by MoMAS, the monitor also displays the input actually given by the surgeon in a different color for the surgeon input. The operator now adjusts his input continuously during the cycle in such a way that in the display his input matches the suggested course as well as possible.
  • j) Steps e) to i) are repeated. You may be able to do without step e) and only repeat steps f) to i).

Es kann für die Operateureingabe beispielsweise ein dreistufiger Verlauf gewählt und vorgegeben werden, wobei sich die erste Stufe über die ersten 30% der Blocklänge erstreckt, die zweite über 40 und die dritte Stufe über die restlichen 30% der Blocklänge.It can for the surgeon input, for example, a three-step history selected and with the first step extending over the first 30% of the block length, the second over 40 and the third level over the remaining 30% of the block length.

In Fällen von neuen Legierungen, Profilgeometrien oder Stellgrenzen, in welchen der Operateur nicht auf seine Erfahrung zurückgreifen kann, können die optimalen Austrittstemperaturen unter Ausnutzung der Stellgrenzen mit MoMAS ermittelt werden, indem man schrittweise die Grenzen erhöht, bis das Optimum erreicht ist.In make of new alloys, profile geometries or positioning limits, in which The surgeon can not rely on his experience, the optimal outlet temperatures using the control limits with MoMAS by gradually increasing the limits until the optimum has been reached.

Verfahren für Anlagen mit Möglichkeit zur Aufprägung eines axialen Temperaturprofilsmethod for plants with possibility to the imprint an axial temperature profile

In diesem Fall kann dem Barren ein Temperaturprofil aufgeprägt werden, außerdem kann die Temperaturverstellung im Ofen schnell erfolgen. Man hat damit die Möglichkeit, eine konstante Pressgeschwindigkeit und eine konstante Austrittstemperatur vorzugeben, und diese durch geeignete Regelung des Barrentemperaturprofils zu erzielen. Der Sollwertverlauf des Barrentemperaturprofils wird nach dem Verfahren der optimierenden iterativ lernender Regelung bzw. der linearen iterativ lernender Regelung mit Hilfe von Gl.(9) berechnet, wobei u die Eingabe durch v die Pressgeschwindigkeit und G durch G* ersetzt werden. G* stellt die Impulsantwortmatrix für den Fall, dass die Pressgeschwindigkeit als Eingang und Austrittstemperatur als Ausgang betrachtet werden. Da i. Allg. jedoch der erzielte Barrentemperaturverlauf vom Sollverlauf abweicht, wird das tatsächliche Barrentemperaturprofil gemessen, bevor der Barren in den Rezipienten geladen wird. Unter Benutzung dieser Daten wird der Sollverlauf für die Operateureingabe errechnet und vorgegeben. Damit wird die Konstanthaltung der Austrittstemperatur gegenüber der Konstanthaltung der Pressgeschwindigkeit höher priorisiert.In this case, the bar a temperature profile can be impressed, also the temperature adjustment in the oven can be done quickly. It is thus possible to specify a constant pressing speed and a constant outlet temperature, and to achieve this by suitable control of the bar temperature profile. The setpoint curve of the bar temperature profile is calculated by the method of optimizing iterative learning control or the linear iterative learning control using equation (9), where u is the input replaced by v the press speed and G by G *. G * represents the impulse response matrix in the event that the press speed as input and exit temperature are considered as output. Since i. Gen. however, if the resulting barrel temperature profile deviates from the target, the actual ingot temperature profile is measured before the ingot is loaded into the recipient. Using this data, the desired course for the operator input is calculated and specified. Thus, the constant maintenance of the outlet temperature over the constant maintenance of the pressing speed is prioritized higher.

Im Einzelnen besteht das Verfahren aus den folgenden Schritten:

  • a) MoMAS wird während eines vom Operator bestimmten Zyklus – z.B. des zweiten Zyklus nach einem Matrizenwechsel – aktiviert.
  • b) Die Barrentemperatur wird gemessen.
  • c) Die Operateureingabe u(l), mit l = der Stempelweg, für diesen Zyklus ist eine konstante Grösse u0, die der Operator aufgrund seiner Erfahrung und Expertise wählt und vorgibt.
  • d) Nach Ablauf des Zyklus wird das Maximum der Profilaustrittstemperatur θmax in diesem Zyklus von MoMAS automatisch ermittelt. Üblicherweise tritt θmax gegen Ende des Zyklus auf. Gleichzeitig kontrolliert der Operateur die Qualität des Profils. Ist die Profilqualität zufriedenstellend, so stellt θmax die Profilaustrittstemperatur dar, die man idealerweise durch Vorgabe des Barrentemperaturprofils und einer geeigneten Operateureingabe usoll(l) über den ganzen Zyklus erzielen müsste. Wahlweise kann der Operator θmax oder einen anderen Wert für den Sollwert der Profilaustrittstemperatur θaW wählen.
  • e) Der Operateur gibt die gewünschten Werte vsoll bzw. θaW für die Pressgeschwindigkeit bzw. für die Austrittstemperatur vor.
  • f) MoMAS ermittelt den Zusammenhang zwischen der Operatoreingabe, Barrentemperatur, Pressgeschwindigkeit und der Profilaustrittstemperatur aus den Verläufen der Prozessgrößen im abgelaufenem (k-ten) Zyklus.
  • g) Das Solltemperaturprofil für das Barrenofen für den Zyklus k + 2 wird errechnet und vorgegeben.
  • h) Das Barrentemperaturprofil des im nächsten (k + 1)-ten Zyklus zu pressenden Barrens wird gemessen.
  • i) Den optimalen Verlauf der Operateureingabe uk+1(l) in Abhängigkeit vom Stempelweg l wird unter Benutzung der Kenntnissen der Verläufe der Prozessgrößen im vorangegangenen Zyklus k, sowie der gemessenen Barrentemperatur θBk+1 und der gewünschten Austrittstemperatur θaek+1 im Zyklus k + 1 unter Berücksichtigung der erlaubten Grenzen der Stellgrössen, nämlich Presskraft und Stempelgeschwindigkeit, von MoMAS berechnet.
  • j) Der von MoMAS berechnete Verlauf der Operateureingabe uk+1(l) wird für den gesamten Zyklus zu Beginn des nachfolgenden Zyklus auf den Monitor eingeblendet.
  • k) Die Pressung des k + 1-ten Zyklus wird gestartet. Auf dem Monitor wird zusätzlich zu dem von MoMAS vorgeschlagenen Verlauf uk+1(l) für die Operateureingabe auch die tatsächlich vom Operateur vorgegebene Eingabe in einer anderen Farbe dargestellt. Der Operator justiert nun seine Eingabe laufend während des Zyklus derart, dass in der Anzeige seine Eingabe mit dem vorgeschlagenen Verlauf möglichst gut übereinstimmt.
  • l) Die Schritte e) bis k) werden wiederholt. Eventuell kann man sich auf Schritt e) und/oder auf f) verzichten.
More specifically, the method consists of the following steps:
  • a) MoMAS is activated during a cycle determined by the operator - eg the second cycle after a die change.
  • b) The bar temperature is measured.
  • c) The operator input u (l), where l = the stamp path, for this cycle is a constant quantity u 0 , which the operator chooses and specifies based on his experience and expertise.
  • d) At the end of the cycle, the maximum of the profile exit temperature θ max in this cycle is automatically determined by MoMAS. Usually, θ max occurs near the end of the cycle. At the same time, the surgeon checks the quality of the profile. If the profile quality is satisfactory, θ max represents the profile exit temperature, which would ideally have to be achieved by specifying the bar temperature profile and a suitable operator input u soll (l) over the entire cycle. Optionally, the operator may choose θ max or some other value for the setpoint value of the profile exit temperature θ aW .
  • e) The operator inputs the desired values v soll or θ aW before the pressing speed or for the outlet temperature.
  • f) MoMAS determines the relationship between the operator input, bar temperature, press speed and the profile exit temperature from the process variables in the expired (k th) cycle.
  • g) The setpoint temperature profile for the ingot furnace for cycle k + 2 is calculated and specified.
  • h) The ingot temperature profile of the bar to be pressed in the next (k + 1) -th cycle is measured.
  • i) The optimal course of the operator input u k + 1 (l) as a function of the punch path l is using the knowledge of the courses of the process variables in the previous cycle k, and the measured bar temperature θ Bk + 1 and the desired outlet temperature θ aek + 1 im Cycle k + 1 taking into account the permitted limits of the manipulated variables, namely pressing force and punch speed, calculated by MoMAS.
  • j) The course of the operator input u k + 1 (l) calculated by MoMAS is superimposed on the monitor for the entire cycle at the beginning of the following cycle.
  • k) The pressing of the k + 1-th cycle is started. In addition to the course suggested by MoMAS, u k + 1 (l) for the surgeon input is actually displayed on the monitor by the surgeon Input displayed in a different color. The operator now adjusts his input continuously during the cycle in such a way that in the display his input matches the suggested course as well as possible.
  • l) Steps e) to k) are repeated. You may be able to do without step e) and / or f).

Bezeichnungendesignations

  • ek(l) Regelfehler in Abhängigkeit der Stempelpositione k (l) control error depending on the punch position
  • e Regelfehlere control error
  • g(t) Impulsantwort des linearisierten Modells der Strecke mit der Operateureingabe als Eingang und Austrittstemperatur als Ausgangg (t) impulse response of the linearized model of the path with the surgeon input as input and outlet temperature as output
  • G Impulsantwortmatrix G impulse response matrix
  • l Stempelposition = ausgepresste Barrenlängel Stamp position = pressed bar length
  • t Zeit (kontinuierlich)t time (continuous)
  • TA AbtastzeitT A sampling time
  • TZyk Zeitdauer eines PresszyklusT cycle time of a press cycle
  • u Operateureingabe: Sollwert für Schwenkwinkel bzw. Pressgeschwindigkeitu Operator entry: Setpoint for swivel angle or press speed
  • usoll(l) Verlauf des Sollverlaufs der Operateureingabe als Funktion der Stempelpositionu should (l) course of the desired course of the surgeon input as a function of the punch position
  • uk(l) Der zu Beginn des k. Zyklus vorgeschlagener und eingeblendeter Verlauf der Operateureingabe als Funktion der Stempelposition lu k (l) The at the beginning of the k. Cycle proposed and visualized progression of surgeon input as a function of stamp position l
  • v Pressgeschwindigkeitv Press speed
  • vk(l) Pressgeschwindigkeit in k Zyklus bei Stempelposition = ausgepresste Barrenlänge lv k (l) Pressing speed in k Cycle at punch position = pressed bar length l
  • ΔL Elementarlänge bei der Diskretisierung der StempelpositionΔL elementary length at the discretization of the stamp position
  • θa Strangaustrittstemperaturθ a strand outlet temperature
  • Figure 00090001
    Strangaustrittstemperatur (Sollwertverlauf)
    Figure 00090001
    Strand outlet temperature (setpoint curve)
  • θmax Maximale Austrittstemperaturθ max Maximum outlet temperature
  • Figure 00090002
    Strangaustrittstemperatur (Istwertverlauf im Zyklus k) als Funktion der Stempelposition l
    Figure 00090002
    Strand outlet temperature (actual value curve in cycle k) as a function of punch position l
  • θBk(l) Verlauf der Barrentemperatur im k. Zyklus als Funktion der Stempelpositionθ Bk (l) Course of the bar temperature in k. Cycle as a function of punch position

Indices:indices:

  • i Zeitindex (diskret), Ortsindexi time index (discrete), place index
  • k Zyklusk cycle

Literaturliterature

  • [1] Ruppin, D. und Strehmel, W. Direktes Strangpressen mit konstanter Austrittstemperatur – Einsatz variabler Preßgeschwindigkeit Zeitschrift Aluminium, 1977, S. 543–548[1] Ruppin, D. and Strehmel, W. direct Extrusion with constant outlet temperature - use variable pressing speed magazine Aluminum, 1977, pp. 543-548
  • [2] Ruppin, D. und Strehmel, W. Automatisierung des Preßprozesses beim direkten Strangpressen von Aluminiumwerkstoffen (I) Zeitschrift Aluminium, 1983, S. 674–678[2] Ruppin, D. and Strehmel, W. Automation of the pressing process in the direct extrusion of aluminum materials (I) magazine Aluminum, 1983, pp. 674-678
  • [3] Ruppin, D. und Strehmel, W. Automatisierung des Preßprozesses beim direkten Strangpressen von Aluminiumwerkstoffen (II) Zeitschrift Aluminium, 1983, S. 773–776[3] Ruppin, D. and Strehmel, W. Automation of the pressing process in the direct extrusion of aluminum materials (II) magazine Aluminum, 1983, p. 773-776
  • [4] Ingvorsen, J. Closed-Loop Isothermal Extrusion Proc. Intnl. Extrusion Technology Symposium, pp. 549–558, Chicago (2000)[4] Ingvorsen, J. Closed loop isothermal extrusion Proc. Intnl. Extrusion Technology Symposium, pp. 549-558, Chicago (2000)
  • [5] Biswas, K.; Repgen, K. und Steinmetz, A. Computer Simulation of Extrusion Press Operation – Experience with CADEX A New Computer Aided Process Optimizing System 5th International Extrusion Seminar, Chicago 1992, p. 149–155[5] Biswas, K .; Repgen, K. and Steinmetz, A. Computer simulation of Extrusion Press Operation - Experience with CADEX A New Computer Aided Process Optimizing System 5th International Extrusion Seminar, Chicago 1992, p. 149-155
  • [6] EP 0615795 B1 Temperaturregelung einer Strangpresse[6] EP 0615795 B1 Temperature control of an extruder
  • [7] Pandit, M. Baqué, S. Deis, W., Müller, K.: Implementation of Temperature Measurement and Control in Aluminum Extruders Extrusion Technology 2000, Chicago, 15–19. 5. 2000[7] Pandit, M. Baqué, S. Deis, W., Müller, K .: Implementation of Temperature Measurement and Control in Aluminum Extruders Extrusion Technology 2000, Chicago, 15-19. 5th 2000
  • [8] Pandit, M., Buchheit, K., Isothermes Strangpressen von Aluminium", Teil I, Aluminium, Heft 4 (1995), S. 483–487, Teil II, Aluminium, Heft 5 (1995), S. 614–619[8] Pandit, M., Buchheit, K., Isothermal extrusion of aluminum ", Part I, Aluminum, Issue 4 (1995), pp. 483-487, Part II, Aluminum, Issue 5 (1995), p. 614-619
  • [9] Pandit, M. Trends and Perspectives concerning temperature Measurement and Control in Aluminium Extruders Aluminium, 76, H. 7–8, Juli – August 2000, Seite 564–573[9] Pandit, M. Trends and Perspectives concerning temperature Measurement and Control in Aluminum Extruders Aluminum, 76, H. 7-8, July August 2000, pages 564-573
  • [10] Hillenbrand, S Iterativ lernende Regelungen mit reduzierter Abtastrate Dissertation, Fachbereich Elektrotechnik, Universität Kaiserslautern, 2000[10] Hillenbrand, p Iterative learning regulations with reduced sampling rate Dissertation, Department of Electrical Engineering, University of Kaiserslautern, 2000
  • [11] Isermann, R.: Identifikation dynamischer Systeme, Bd. 1 + 2 Springer Verlag Berlin 1988[11] Isermann, R .: Identification of dynamic systems, Bd. 1 + 2 Springer Verlag Berlin 1988

Claims (6)

Verfahren zur Temperaturregelung einer Strangpresse für Metalle, indem durch Auswertung eines gerade vergangenen Presszyklus k ein Verlauf für eine Eingabefunktion uk+1(l) zur manuellen Steuerung der Pressgeschwindigkeit und ein axialer Barrentemperaturverlauf θBk+1(l) des zu verpressenden Materials eines darauf folgenden Zyklus (k + 1) derart generiert und vorgegeben werden, dass die Temperatur θak+1(l) der Profile beim Austritt aus der Matrize möglichst konstant und gleich einem vorgegebenen Sollwert θaw ist, und zugleich die Pressgeschwindigkeit möglichst konstant und gleich dem vorgegebenen Wert vk+1 bleibt, und die Einspeisung der errechneten Eingabefunktion uk+1(l) durch Nachfahren eines auf einem Monitor eingeblendeten Verlaufs der errechneten Eingabefunktion erfolgt, wobei ein tatsächlicher Barrentemperaturverlauf θBk+1(l) gemessen wird, und hieraus ein optimaler Eingabefunktionsverlauf berechnet und ab dem Beginn bis zum Ende des (k + 1). Presszyklus auf einen Monitor eingeblendet wird, auf welchem zugleich eine vom Operateur manuell eingegebene Eingabefunktion auch derart dargestellt wird, dass der Operateur durch Nachfahren des optimalen Verlaufs der Pressensteuerung den optimalen Eingabefunktionsverlauf aufprägt.Method for controlling the temperature of an extruder for metals, by evaluating a just past pressing cycle k a curve for an input function u k + 1 (l) for manual control of the pressing speed and an axial bar temperature curve θ Bk + 1 (l) of the material to be pressed one following cycle (k + 1) are generated and specified such that the temperature θ ak + 1 (l) of the profiles as exiting the die as constant as possible and equal to a predetermined setpoint θ aw , and at the same time the pressing speed as constant as possible and equal given value v k + 1 remains, and the feed of the calculated input function u k + 1 (l) by descending a superimposed on a monitor history of the calculated input function takes place, wherein an actual bar temperature curve θ Bk + 1 (l) is measured, and from this calculates an optimal input function history and from the beginning to the end of (k + 1). Press cycle is superimposed on a monitor, on which at the same time an input manually by the operator input function is also displayed such that the surgeon imprints the optimal input function course by descending the optimal course of the press control. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der vom Operateur vorzugebende Sollwert θaw automatisch als das Maximum der Austrittstemperatur eines vorangegangenen Zyklus gewählt wird, wobei vom Operateur die Qualität des Profils sichergestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that the set by the surgeon target value θ aw is automatically selected as the maximum of the outlet temperature of a previous cycle, the quality of the profile is ensured by the surgeon. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte axiale Barrentemperaturverlauf θBk+1(l) zu einer Ofentemperaturregelung übertragen und dort eingestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that the determined axial bar temperature profile θ Bk + 1 (l) is transmitted to a furnace temperature control and adjusted there. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die optimalen Verläufe der Eingabefunktion uk+1(l) und der axiale Barrentemperaturverlauf θBk+1(l) mit Hilfe eines Simulationsmodells und Algorithmen der Iterativ Lernenden Regelung ermittelt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the optimal characteristics of the input function u k + 1 (l) and the axial bar temperature curve θ Bk + 1 (l) are determined by means of a simulation model and algorithms of the iterative learning control. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Eingabefunktion uk+1(l) erforderlichen Impulsantworten g(t) und/oder g(l) eines linearisierten Modells der Strangpresse durch Auswertung der Eingabefunktion uk(l) und der Austrittstemperatur θak(l) der vergangenen Zyklen genutzt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for determining the input function u k + 1 (l) required impulse responses g (t) and / or g (l) of a linearized model of the extruder by evaluating the input function uk (l) and the exit temperature θ ak (l) of the past cycles are used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Barrentemperatur θBk(l) automatisch sukzessiv abgesenkt wird, sodass die Regelung der Austrittstemperatur über die Eingabefunktion uk(l) eingreift, und dadurch die vorgegebene Pressgeschwindigkeit automatisch erhöht und damit die vorgegebene Presszeit verkürzt wird, wobei bei zu niedrigen Barrentemperaturen automatisch erkannt wird, ob die Presskraft zu lange an seiner oberen Grenze liegt, um eine Erhöhung der Barrentemperatur θBk(l) einzuleiten.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bar temperature θ Bk (l) is automatically lowered successively, so that the control of the outlet temperature via the input function u k (l) engages, and thereby automatically increases the predetermined pressing speed and thus the predetermined Pressing time is shortened, and if the bar temperatures are too low, it is automatically detected whether the pressing force is too long at its upper limit to initiate an increase in the bar temperature θ Bk (I).
DE2001123274 2001-05-10 2001-05-10 Method for controlling the temperature of an extruder for metals Expired - Lifetime DE10123274B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001123274 DE10123274B4 (en) 2001-05-10 2001-05-10 Method for controlling the temperature of an extruder for metals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001123274 DE10123274B4 (en) 2001-05-10 2001-05-10 Method for controlling the temperature of an extruder for metals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10123274A1 DE10123274A1 (en) 2002-11-28
DE10123274B4 true DE10123274B4 (en) 2005-06-09

Family

ID=7684644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2001123274 Expired - Lifetime DE10123274B4 (en) 2001-05-10 2001-05-10 Method for controlling the temperature of an extruder for metals

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10123274B4 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005047285A1 (en) * 2005-09-28 2007-03-29 Pandit, Madhukar, Prof. Dr.-Ing.habil. Automatic optimization of extrusion press operation, iteratively improves input values assigned by operator to reach ideal values which are stored and retrieved for subsequent cycles
DE102007033588A1 (en) 2007-07-17 2009-01-29 Pandit, Madhukar, Prof. Dr.-Ing.habil. Cyclic process regulation method for automation system, involves detecting malfunctioning of communication network by watch dog to initiate regulation of standard procurement system with target processes provided by optimizing computer
DE102012002774A1 (en) 2012-02-10 2013-08-14 Madhukar Pandit Method for automatic production start on self-regulating, iterative optimized guiding of extrusion press for metals, involves carrying out estimation of inputs based on optimal data collected in database and optimizing predefined inputs

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100361758C (en) * 2005-07-12 2008-01-16 吉林市恒利镁业有限责任公司 Method and equipment for producing minor diameter magnesium alloy welding wire by arranging temperature control system in extrusion chamber
DE102015013343B4 (en) * 2015-05-07 2020-01-02 Madhukar Pandit Process for temperature control when operating an extrusion press for metals
CN112380688B (en) * 2020-11-10 2024-04-02 衡阳华菱钢管有限公司 Method for determining casting blank temperature and furnace feeding temperature, storage medium and processor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0615795B1 (en) * 1993-02-24 1997-03-26 Alusuisse Technology &amp; Management AG Temperature control of an extrusion press

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0615795B1 (en) * 1993-02-24 1997-03-26 Alusuisse Technology &amp; Management AG Temperature control of an extrusion press

Non-Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Biswas,K., Repgen,K. und Steinmetz,A.: Computer Simulation of Extrusion Press Operation-Experience with CADEX, A New Computer Aided Process Optimi- zing System, 5th International Extrusion Seminar, Chicago, 1992, p.149-155
Biswas,K., Repgen,K. und Steinmetz,A.: Computer Simulation of Extrusion Press Operation-Experiencewith CADEX, A New Computer Aided Process Optimi- zing System, 5th International Extrusion Seminar, Chicago, 1992, p.149-155 *
EP 0615795 B1, Temperaturregelung einer Strang- presse
Hillenbrand,S.: Iterativ lernende Regelungen mit reduzierter Abtastrate, Dissertation, Fachbereich Elektrotechnik, Universität Kaiserslautern, 2000
Ingvorsen,J.: Closed-Loop Isothermal Extrusion Proc. Intnl. Extrusion Technology Symposium, pp. 549-558, Chicago (2000) *
Isermann,R.: Identifikation dynamischer Systeme, Bd.1+2, Springer Verlag, Berlin 1988
Pandit,M., Baqué,S., Deis,W., Müller,K.: Implemen- tation of Temperature Measurement and Control in Aluminium Extruders, Extrusion Technology 2000, Chicago, 15-19.5.2000
Pandit,M., Buchheit,K.: "Isothermes Strangpressen von Aluminium", Teil I, Aluminium, Heft 4(1995), S.483-487, Teil II, Aluminium, Heft 5(1995), S. 614-619
Pandit,M.: Trends and Perspectives concerning temperature Measurement and Control in Aluminium Extruders, Aluminium, 76, H.7-8, Juli-August 2000, S.564-573
Ruppin,D. und Strehmel,W.: Automatisierung des Preßprozesses beim direkten Strangpressen von Alu- miniumwerkstoffen (I), Zeitschrift Aluminium, 1983, S.674-678
Ruppin,D. und Strehmel,W.: Automatisierung des Preßprozesses beim direkten Strangpressen von Alu- miniumwerkstoffen (II), Zeitschrift Aluminium, 1983, S.773-776
Ruppin,D. und Strehmel,W.: Automatisierung des Preßprozesses beim direkten Strangpressen von Alu-miniumwerkstoffen (I), Zeitschrift Aluminium, 1983, S.674-678 *
Ruppin,D. und Strehmel,W.: Automatisierung des Preßprozesses beim direkten Strangpressen von Alu-miniumwerkstoffen (II), Zeitschrift Aluminium, 1983, S.773-776 *
Ruppin,D. und Strehmel,W.: Direktes Strangpressen mit konstanter Austrittstemperatur-Einsatz vari- abler Preßgeschwindigkeit, Zeitschrift Aluminium, 1977, S.543-548 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005047285A1 (en) * 2005-09-28 2007-03-29 Pandit, Madhukar, Prof. Dr.-Ing.habil. Automatic optimization of extrusion press operation, iteratively improves input values assigned by operator to reach ideal values which are stored and retrieved for subsequent cycles
DE102005047285B4 (en) * 2005-09-28 2008-09-18 Pandit, Madhukar, Prof. Dr.-Ing.habil. Method for guiding a PLC controlled and equipped with a profile temperature control and press speed control extruder for metals
DE102007033588A1 (en) 2007-07-17 2009-01-29 Pandit, Madhukar, Prof. Dr.-Ing.habil. Cyclic process regulation method for automation system, involves detecting malfunctioning of communication network by watch dog to initiate regulation of standard procurement system with target processes provided by optimizing computer
DE102012002774A1 (en) 2012-02-10 2013-08-14 Madhukar Pandit Method for automatic production start on self-regulating, iterative optimized guiding of extrusion press for metals, involves carrying out estimation of inputs based on optimal data collected in database and optimizing predefined inputs
DE102012002774B4 (en) * 2012-02-10 2020-01-23 Madhukar Pandit Process and system for the automatic optimal operation of an extrusion press for metals

Also Published As

Publication number Publication date
DE10123274A1 (en) 2002-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2999935B1 (en) Device and method for controlling and/or regulating an annealing or a heat treatment furnace of a production line processing metal material
EP0813701A1 (en) Control system for e.g. primary-industry or manufacturing-industry facilities
DE2751225B2 (en) Device with a melt index measuring device arranged after the sieve pack of a screw extruder and a method for regulating the viscosity of melted plastic that is to be molded
EP2527053A1 (en) Operating method for a mill train
DE102018102809B4 (en) Press and procedures for its operation
DE10123274B4 (en) Method for controlling the temperature of an extruder for metals
EP2527054A1 (en) Operating method for a mill train
DE102005047285B4 (en) Method for guiding a PLC controlled and equipped with a profile temperature control and press speed control extruder for metals
EP0615795B1 (en) Temperature control of an extrusion press
DE3623679A1 (en) METHOD FOR OPERATING A SNAIL EXTRUDER AND SNAIL EXTRUDER FOR IMPLEMENTING THE METHOD
EP0784535B1 (en) Method of influencing machine setting values and device for carrying out the method
DE60220327T2 (en) Method and device for evaluating plastics using an injection molding machine
DE102012002774B4 (en) Process and system for the automatic optimal operation of an extrusion press for metals
DE19851531B4 (en) Caterpillar take-off, especially for an extrusion machine
WO1999024190A1 (en) Method and device for controlling a forming process
WO2013124352A1 (en) Method for machining a material and apparatuses operating on the basis of said method
DE102015013343B4 (en) Process for temperature control when operating an extrusion press for metals
DE10312256B4 (en) Monitoring method for controlling an injection molding process
DE3521670C2 (en)
DE2750899A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING PRESSING BARS
DE19641432A1 (en) Steel strip rolling mill automation method
DE3713400C2 (en)
EP2821215B1 (en) Forming method with control of a geometric characteristic of a workpiece and device for the same
EP3623075B1 (en) Adjusting device for the narrow side of a continuous casting mould and method for adjusting the narrow side of a continuous casting mould
EP2485881B1 (en) Method for controlling the production of a product

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right