SU1618477A1 - Система автоматического регулировани продольной разнотолщинности полосового проката - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к системам автоматического регулировани  толщины полосового проката при холодной и гор чей прокатке на станах кв.-эрто. Цель изобретени  - повышение точности регулировани  продольной разното.п- шлнности полосового проката. Л.п  з того используютс  оптимальные настройки регул торов каналов регулирование, позвол ющие минимизировать дисперсию разнотолщинности проката при учете4 ограничении на управлени . ил.

Description

Изобретение относитс  к системам автоматического регулировани  толщины полосового проката при холодной и гор чей прокатке на станах кпарто.

Пель изобретени  - повышение точности регулировани  продольной разнотолщинности полосового проката.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы автоматического регулировани  продольной разнотолшинности полосового проката ; на фиг. 2 - алгоритмическа  схема дпухканальной системы с единичными обратными св з ми; на фиг. 3 - структурна  схема оптимального регул тора.

Система автоматического регулировани  продольной разнотолщинности проката (фиг. 1) содержит.гидроии- линдри 1 предварительного напр жени  клети в подушках рабочих валков, рабочие полости которых гидравлически соединены с входом первого датчика 2 давлени , гидроцилиндры 3 распора опорных валков в подушках опорных валков , рабочие полости которых гидравлически соединены с входом второго

датчика - давлени  и пыходо-м пвухкас- кадного сервочолотника 5, датчик 6 положени  золотника, первый гумм.ггор 7, первый вход которого cot .чинов с выходом первого датчика 2 лагчеци , а выход через усилитель 8 - с входами электропривода 9 нажимных ннгтон и датчика 10 тока, датчики 11 и 12 положени  и скорости нажимных шип or-, второй, третий и четвертый сумматоры 13-15, первый, второй и третий интеграторы 16-18, причем выход первого интегратора 16 соединен с шормм входом первого сумматора 7 и норным входом второго сумматора 13, вых д которого соединен с входом норного интегратора 16, а второй, третий, четвертый, п тый и шестой вхочы - с выходами датчиков 10-12 тока, положени  нажимных винтов и скорости нажимных винтов,соответственно первого датчика 2 давлени  и второго датчика 4 давлени , выходы первого и .второго датчиков 2 и 4 давлени  соединены, кроме того, соответственно с первыми и вторыми входами третьего и чгтчо;

ив

СО

&

00

vJ Л

того сумматоров 14 и 15, третий, четвертый и п тый входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами датчика 6 положени  золотника, третьего интегратора 18 и второго интегратора 17, выход второго интегратора 17, кроме того, соединен с третьим входом четвертого сумматора 15, выход которого соединен с входом третьего интегратора 18,

Система работает следующим образом .

Во врем  настройки системы на заданную толщину полосы система отключена . -При этом гидроцилиндры 1 подключены к насосной магистрали с посто нным давлением, а на выходе первого датчика 2 давлени , устанавливают нулевой сигнал. С помощью электропривода 9 нажимных винтов устанавливают требуемое начальное положение рабочих валков. После начала прокатки и установлени  с помощью электропривода I нажимных винтов заданной толщины полосы гидроцилиндры 1 отключаютс  от насосной станции с помощью запорного клапана и система управлени  включаетс  в работу.

При изменении толщины полосы, например , в сторону уменьшени , измен етс  положение, опор рабочих валков и, следовательно, за счет эффекта гидравлической пружины измен етс  давление в замкнутой гидросистеме локального предварительного напр жени  клети в сторону увеличени  по сравнению с исходным давлением. Это изменение давлени  измер етс  с помощью датчика 2 давлени .

Напр жение, пропорциональное изменению толщины подката, с датчика 2 давлени , одновременно подаетс  на входы первого и второго сумматоров 7 и 13 канала электропривода нажимных винтов и на входы третьего и четвертого сумматоров 14 и 15 ка- напа гидрораспора опорных валков. Более быстродействующий канал гидрораспора опорных валков отрабатывает разнотолщинность полосы, тем самым уменьша  напр жение на выходе датчик 2 давлени . В то же врем  напр жени  на выходе датчика 4 давлени  возрас- тает за счет повышени  давлени  в канале гидрораспора опорных валков. Напр жение, снимаемое с выхода дат- ,чика 4, подае тс  на входи первого и второго сумматоров 7 и 13 канала

0

электропривода нажимных винтов. Полученные сигналы на первом и втором -сумматорах 7 и 13 обеспечивают автономную отработку оазнотолщинности с помощью нажимных винтов до тех пор, пока напр жение на выходах датчиков 2 и 4 не примет прежних значений. Нажимные винты займут новое положеQ ние, а давление в гидросистемах каналов гидрораспора опорных валков и гидравлического предварительного напр жени  клети примет прежнее значение , будут разгружены от мощной ста5 тической нагрузки и, следовательно, будут готовы к быстрому парированию возмущений от подката.

Рассмотрим реализацию оптимальных операторов двухканальной системы при случайных входных сигналах. Так как первый основной силовой канал электропривода нажимных винтов в двухканальной системе работает автономно, т.е. независимо от второго точного

5 канала гидрораспора опорных валков, то вначале может быть определен его оптимальный оператор, при.котором дисперси  продольной разнотолщинности одноканальной САРТ с каналом электропривода нажимных винтов будет минимальной , а затем необходимо синтезировать оптимальный оператор второго точного канала гидрораспора опорных валков, при котором дисперси  продольной разнотолщинности двухканальной системы будут минимальной.

При синтезе оптимального оператора г.( (р) (фиг. 2) первого канала необходимо учитывать модель оператора объекта управлени  гф,(р) первого канала и ограничени  на управл ющее воздействие U((t) первого канала. Выходна  разнотолщинность S(t) в одноканальной системе может быть представлена в виде суммы эквивалентного возмущающего воздействи  ), равного продольной разнотолщинности проката при отключенной системе, и изменени  выходной разнотолщинности за счет работы первого канала

S(t) Sft(t) + S((t). . Выходна  разнотолщинность измер етс  с помощью канала гидравлического локального предварительного напр жени  клети с некоторой ошибкой

5 f(t), обусловленной погрешност ми измерител  давлени  рабочего тела, а также износом шеек и эксцентриситетом рабочих валков.

0

5

0

5

0

516184

Дл  линеаризованной модели задаюее воздействие ) равно нулю (продольна  разнотолщинность должна быть равной нулю).

Выбирают оптимальный оператор егул тора первого канала г(р), преобразующий входное воздействие S((t)+ Sb(t) + S(t) E управл ющее U|(t) дл  бъекта управлени  r0t(p) первого g анала

,i(t) г(р)Ј((О + S4(t) + f(t), аким образом, чтобы критерий каества

I, н- )5 ринимал минимальное значение, где Mj- весовой множитель.

Представив оператор объекта управени  в виде отношени  полиномов

r0(p) BI(P)/AI(P)J20 олучают следующее уравнение:

Ai(p)S(t) U|(t) + B(p)U|(t), де Ut(t) Aj(p)SB(t) - эквивалентное возмущающее воздействие.

Так как приводной электродвигатель 25 нажимных-винтов управл етс  по цепи  кор  двигател  посто нного тока независимого возбуждени , то, пренебрега  малой посто нной времени оптимн- зируемого контура тока в относитель- Q ных единицах, имеют

А4(р) .р2; B( (р) 1,

что соответствует ограничению ускорени  нажимных виптпв или, в первом приближении, ограничению тока  кор  двигател .

Формируют некоррелированные между собой случайные сигналы возмущающего воздействи  продольной разнотолщин- ности Se(t) и помехи измерени  f(t) от источников типа белого шума единичной интенсивности с помощью формирующих фильтров Vj,(t) и Vp(p). В спектре продольной разнотолщинности присутствуют достаточно высокие частоты , однако учитыва , что первый основной канал электропривода нажимных винтов  вл етс  сравнительно узкополосным инерционным каналом при его синтезе , оператор формирующего фильтра в первом приближении может быть прин т в виде

VP () (

Измеритель толщины  вл етс  достаточ- 55 но широкополосным по сравнению со спектром продольной разнотолщинности. В этом случае, выполн   все необходимые действи , получают следующий

45

50

776

оптимальныйоператор парного канала

в замкнутомсосто нии:

W4(p)

+ b

И + Cjp +

g

5

0

5 Q

5

0

При реализации полученного оптимального оператора модель приводного электродвигател  нажимных БИНТОВ от входа системы импульсно-фазового управлени  тиристорного преобразовател  до выхода - положение нажимных винтов или с учетом коэффициента передачи прокатной клети до выхода продольной разнотолщинности S(t) без учета достаточно малой посто нной времени, определ емой среднестатическим временем запаздывани  тиристорного преобразовател , принимают в виде оператора третьего пор дка, а регул - тор - интегрирующий усилитель (фиг.З). Дл  размещени  четырех корней харак- теристического уравнени  в заданные точки комплексной плоскости необходимо на вход системы подать четыре переменные состо ни  с некоторыми коэффициентами усилени . Технически в системе наиболее просто измерить положение нлжимных винтов & , скорость вращени  приводного электродвигател  W, ток  корной цепи I, а также выходное напр жение операционного усилител  V, которые и принимают в качестве переменных состо ни .

В системе необходимо разместить в заданные точки четыре полюса и один нуль. Дл  того, чтобы избежать дифференцировани  сигнала ошибки системы , крайне нежелательного при наличии помех измерени  подадим сигнал с выхода системы на вход тиристорного .преобразовател  с некоторым коэффициентом усилени  pj , мину  интегрирующий усилитель регул тора. Приравн в соотвотстлуюшие коэффициенты желаемого оптимального и реализуемого операторов, получают некоторую искомую систему уравнений,решение которой представлено Б виде рекуррентных соотношений:

pt ЬЛмТз/KjKr, (С5ТЭ - О/Тэ, (CCRT9 - ef3R)/Rr, Л (СДмТэ - ptK,jKT)/iKjKT, Ро (boiT - (5()/KqKT, ь(0 (С0;ТМТЭ - f oK3Kt - рмо 4КчКт/КдКт .

Следует иметь в виду, что фактически в системе имеетс  усилитель измерител  толщины Kg, а также соот

716 ветствующими коэффициентами передачи обладают датчики положени  К, скорости К и точка Kg, поэтому фактически в регул торе требуетс  реализовать коэффициенты усилени  ,

Pi- ./ PJ- Ј /KS , (/о/Ко,

(/ «S z/K3

Если при реализации оптимальных регул торов -необходимо учесть вли ние противо ЭДС приводного электродвигател  (показано пунктиром на фиг. 3)5 то в этом случае измен ют- с  лишь коэффициенты

- (С,ТМТЭ1 - fbjKtKq - CtfjKTK4i/

/Как,-,

6tЈ (C TMT9R - ekTwR - CKTKqR)/KTTM

Аналогично может быть синтезирован канал гидрораспора опорных валков . В этом случае модель электрогидравлического привода от входа двухканального сервозолотника до давлени  рабочего тела пропорциональног изменению принимаетс  в виде:

т

VP) ()

Оператор формирующего фильтра продольной разнотолщинкоети. оставшейс  после работы первого канала электропривода нажимных винтов, принимаетс , в виде

VB (Р)

..

&/а-;-|Ь

Р.

з.

РГ+

vn

-- l2Da

наход тс  из выражени  экспоненциально-косинусной коррел ционной функции R(t) De соз|Ь1ц аппроксимирующей, экспериментальную коррел ционную функцию продольной разнотолщинности проката при одноканальной САРТ с электроприводом нажимных винтов.

Дл  реализации оптимального регул тора второго канала введены два интегратора 17 и 18 (фиг. 1). В качестве переменных состо ний использовались давление рабочего тела в гид- роцилиндрах канала гидрораспора опорных валков, измер емого датчика 4, положение золотника, измер емого датчиком б, и выходные напр жени  интеграторов 17 и 18.

Таким образом, в системе реализованы оптимальные операторы каналов,

0

84

5

0

5

0

5

40

45

50

778 что позвол ет существенно уменьшить дисперсию продольной разнотолщинности ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Система автоматического регулировани  продольной разнотолщкнности полосового проката, содержаща  роцкл ндры предварительного напр жени  клети в полушках рабочих валков, рабочие полости которых гидравлически соединены с входом первого датчика давлени , гидроцилиндры распора опорных валков в подушках опорных валков, рабочие полости которых гидравлически соединены с входом второго датчика давлени  и выходом двухкаскадного еервозолотника, датчик положени  золотника , первый сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого датчика давлени , а выход - через усилитель с входами электропривода нажимных винтов и датчика тока, датчики положени  и скорости нажимных винтов, отличающа с  тем, что, с целыл повышени  точности регулировани  продольной разнотолщикности полосового проката, она снабжена вторым,, третьим и четвертым сумматорами , первым-., вторым и третьим интеграторами , причем выход первого интегратора соединен с вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора,, а второй , третий, четвертый, п тый и шестой входы - соответственно с выходами датчиков тока, положени  нажимных винтов и скорости нажимных винтов, первого датчика давлени  и второго датчика давлени , выходы первого и второго датчиков давлени  соединены, кроме того, соответственно с первыми и вторыми входами третьего и четвертого сумматоров, третий, четвертый и п тый входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами датчика положени  золотника, третьего интегратора и второго интегратора, . выход второго интегратора,.кроме того , соединен с третьим входом четвертого сумматора, выход которого соединен с входом третьего интегратора.

   ФигЛ

   С-) ;

   О.

   -У

   в

   I

   «v

   Sf