DE19834758A1

DE19834758A1 - Verfahren zur Kompensation des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Dicke des Walzgutes

Info

Publication number: DE19834758A1
Application number: DE1998134758
Authority: DE
Inventors: Ulrich Klaffehn; Winfried Speth
Original assignee: Salzgitter AG
Current assignee: Salzgitter AG
Priority date: 1998-08-01
Filing date: 1998-08-01
Publication date: 2000-02-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches den Einfluß der Walzenexzentrizität auf die Dicke des Walzgutes kontinuierlich erfaßt und die Walzen so regelt, daß es keine Abweichungen in der Dicke des Walzgutes gibt. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren zur Kompensation des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Dicke des Walzgutes der Sollwert eines Walzkraftreglers aus dem Positionssollwert der Walzenanstellung berechnet wird, als dessen Istwert der Walzkraftmeßwert dient und als dessen Ausgangssignal dem Positionsregler für die Walzenanstellung als Zusatzsollwert zugeführt wird. Das Verfahren arbeitet mit einem ungedämpften Oszillator mit der Funktion, sich selbsttätig an Frequenz, Amplitude und Phase des durch die Walzenexzentrizität erzeugten Störsignals anzupassen.

Description

Bei Warmwalzstraßen soll die Dicke des aus den Walzgerüsten austretenden Walzgutes möglichst konstant gehalten werden. Dazu haben die Walzgerüste entsprechende Regelkreise. Als Stellglieder dienen unterlagerte Positionsregelkreise, die die Walzen positionieren. Durch die unvermeidliche geringe Exzentrizität der Walzen entstehen störende periodische Dickenschwankungen, die die jetzt verwendeten Dickenregeler nicht eliminieren können. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Dicke des Walzgutes technologisch bedingt nicht direkt am Gerüstausgang gemessen werden kann, sondern aus der Walzkraft und anderen Signalen berechnet wird. Diese Berechnung setzt eine genaue Kenntnis des aktuell wirksamen Walzenradius' voraus. Aber genau der Walzenradius ist durch den technischen Betrieb periodisch verändert. In der Praxis wird eine Störgrößenaufschaltung verwendet, um eine gesteuerte Kompensation zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Kompensation des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Dicke des Walzgutes zu beschreiben.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bei dem Verfahren wird der Sollwert eines Walzkraftreglers aus dem Positionssollwert der Walzenanstellung berechnet und als dessen Istwert der Walzkraftmeßwert dient, dessen Ausgangssignal wiederum dem Positionsregler für die Walzenanstellung als Zusatzsollwert zugeführt wird und der einen ungedämpften Oszillator enthält. Dieser Oszillator ist in der Lage, sich selbsttätig an Frequenz, Amplitude und Phase des durch die Walzenexzentrizität erzeugten Störsignals anzupassen. Damit wird das Störsignal kompensiert.

Erfindungsgemäß ist weiterhin, daß der Oszillator mit der Regelabweichung angeregt wird und daß die im Oszillator entstehende Phasenerschiebung als Maß dafür verwendet wird, ob die Resonanzfrequenz des Oszillators höher oder tiefer ist als die Frequenz der Anregung. Dabei wird die Resonanzfrequenz aufgrund dieses Maßes ständig nachgestellt, so daß sie mit der anregenden Frequenz übereinstimmt.

Erfindungsgemäß ist weiterhin, daß das Ausgangssignal des Oszillators als gewichtete Summe aus Oszillatorsignalen ohne Gleichanteil gebildet wird und daß die Gewichte zur Stabilisierung und Dämpfung des Regelkreises verwendet werden können. Die Walzkraftregelung erfolgt mit einem Rechner, der die durch einen Sensor fortlaufend gemessene Walzkraft als Istwert verarbeitet und den von einem Dickenregler erzeugten Positionssollwert für die Walzenanstellung durch einen Zusatzsollwert korrigiert.

Bei diesem Verfahren paßt sich die Resonanzfrequenz stets an die Frequenz der Anregung an. Die Anregungsfrequenz ist identisch mit der Frequenz des durch die Exzentrizität erzeugten Störsignals. Damit kann das System sehr schnell und genau auf den Einfluß der Walzenexzentrizität reagieren und diesen kompensieren. Damit kann die Dicke des Walzgutes sehr konstant gehalten werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Walzgerüst mit Exzentrizitätskompensation und

Fig. 2 Signalflußplan des Walzkraftreglers.

In Fig. 1 ist eine Ausführung dargestellt, in der die Störgröße in einem Regelkreis kompensiert wird. Hierzu dient ein Regler für die Walzkraft. Ein konventioneller Walzkraftregler (P-, I-, PI-, PD-, PID-Regler) würde jedoch ein weiches Walzgerüst vortäuschen und ist daher ungeeignet. Deshalb wird ein Walzkraftregler verwendet, der selektiv nur auf Störgrößen reagiert, die mit der Frequenz der Walzenexzentrizität auftreten. Alle anderen Anteile des Eingangssignals, insbesondere der Gleichanteil, werden vom Walzkraftregler ignoriert. Ein in Fig. 1 nicht dargestellter Dickenregler erzeugt den Sollwert S* für die Walzenanstellposition. Dieser Sollwert wird dem Stellungsregler 1 und gleichzeitig einem Filter 2 zugeführt. Der Filter 2 ist eine vereinfachte Nachbildung der zwischen Sollwert S* und Walzkraft F wirksamen Regelstrecke. Die Nachbildung enthält keine Störgrößen. Sie kann ein PT₁- oder P-Glied sein, es ist aber auch möglich, daß diese Glieder fehlen, ohne daß die Wirkungsweise wesentlich verschlechtert wird.

Der Walzkraftregler erhält die gemessene Walzkraft F als Istwert, während das Ausgangssignal F* der Streckennachbildung als Sollwert wirkt. Das Ausgangssignal S_k des Walzkraftreglers korrigiert den Positionssollwert und wird dem Positionsregler zugeführt.

In Fig. 2 wird der Signalflußplan des Walzkraftreglers beschrieben. Die beiden Integrierglieder 8, die über Multiplizierglieder 9 und Summierstelle 5 zu einem geschlossenen Kreis verbunden sind, bilden einen ungedämpften Oszillator. Dieser Oszillator weist die Resonanzkreisfrequenz ω₀ auf. Der Oszillator wird angeregt durch den in der Regelabweichung 13 enthaltenen periodischen Signalanteil. Je nachdem, ob die Frequenz dieses Anteils tiefer oder höher liegt als die Resonanzfrequenz des Oszillators, schwingt das Signal X gleichphasig oder gegenphasig zur Anregung. Im Fall der Gleichphasigkeit ist das im Multiplizierglied 6 gebildete Produkt positiv und der Integrierer 7 senkt die Resonanzfrequenz des Oszillators. Bei Gegenphasigkeit ist das Produkt negativ und die Resonanzfrequenz wird erhöht. Mit diesem Verfahren paßt sich die Resonanzfrequenz stets an die Frequenz der Anregung an. Die Anregungsfrequenz ist identisch mit der Frequenz des durch die Exzentrizität erzeugten Störsignals, das in der Walzkraft enthalten ist. Damit kann der Einfluß der Walzenexzentrizität kontinuierlich beseitigt werden.

Das Ausgangssignal 14 des Oszillators wird als gewichtete Summe aus den Eingangssignalen der Integrierglieder 8 gebildet. Durch Einstellen der Gewichtsfaktoren 10 und 11 läßt sich eine optimale Dämpfung des Walzkraftregelkreises erzielen.

Wenn der Walzkraftregelkreis gedämpft und damit stabil ist, folgt daraus, daß die Walzenexzentrizität vollständig kompensiert ist. Wäre dies nicht der Fall, würden die in der Walzkraft enthaltenen periodischen Anteile den Oszillator mit seiner Resonanzfrequenz anregen, so daß seine Amplitude über alle Grenzen ansteigt, was der vorausgesetzten Stabilität widerspricht.

Daraus folgt, daß nicht nur die Frequenz, sondern auch die Amplitude und Phase des Oszillatorausgangssignals 14 sich selbsttätig an die Werte der Walzenexzentrizität anpassen. Damit ist die kontinuierliche Arbeitsweise des Verfahrens zur Kompensation des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Dicke des Walzgutes gewährleistet. Es kann Walzgut mit gleichbleibender Dicke hergestellt werden.

Bezugszeichenliste

1

Stellungsregler

2

Filter

3

,

4

,

6

,

9

Multiplizierglieder

5

Summierstelle

7

,

8

Integrierglieder

10

,

11

Gewichtsfaktoren

13

Regelabweichung

14

Ausgangssignal

Claims

1. Verfahren zur Kompensation des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Dicke des Walzgutes

- bei dem der Sollwert eines Walzkraftreglers (1) aus dem Positionssollwert der Walzenanstellung berechnet wird,
- als dessen Istwert der Walzkraftmeßwert dient,
- dessen Ausgangssignal dem Positionsregler für die Walzenanstellung als Zusatzsollwert zugeführt wird
- und der einen ungedämpften Oszillator enthält mit der Funktion, sich selbsttätig an Frequenz, Amplitude und Phase des durch die Walzenexzentrizität erzeugten Störsignals anzupassen und damit das Störsignal zu kompensieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator mit der Regelabweichung angeregt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Oszillator entstehende Phasenverschiebung als Maß dafür verwendet wird, ob die Resonanzfrequenz des Oszillators höher oder tiefer ist als die Frequenz der Anregung, wobei die Resonanzfrequenz aufgrund dieses Maßes ständig nachgestellt wird, so daß sie mit der anregenden Frequenz übereinstimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Oszillators als gewichtete Summe aus Oszillatorsignalen ohne Gleichanteil gebildet wird und daß die Gewichte zur Stabilisierung und Dämpfung des Regelkreises verwendet werden können.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzkraftregelung mit einem Rechner erfolgt, der die durch einen Sensor fortlaufend gemessene Walzkraft als Istwert verarbeitet und den von einem Dickenregler erzeugten Positionssollwert für die Walzenanstellung durch einen Zusatzsollwert korrigiert.