SU395138A1 - Способ автоматического управления трубопрокатным агрегатом - Google Patents

Description

1

По основному авт. св. № 281382 известен способ управлени  трубопрокатным агрегатом преимущественно с двум  последовательно установленными косовалковыми станами, использующий принцип адаптивного управлени  с моделью и вычислительным устройством, заключающийс  в том, что управление каждым станом агрегата производ т по сигналам вычислительного устройства, на которое поступают оценки параметров стана с самообучающихс  моделей диаметра и толщины стенки раската, а также характеристики проката до и после стана, причем врем  выработки сигналов предсказани , управлени  и исполнительных операций соответствует времени прокатки одной трубы.

Трубы, которые получаютс  после раскатного стана, имеют разброс размеров по толщине стенки и наружному диаметру относительно средних значений по всей партии. Отклонение от среднего значени  размера дл  каждой конкретной трубы вызвано вполне определенными причинами: изменением диаметра исходной заготовки, отклонением температуры нагрева и т. д. Полное отклонение выходного размера  вл етс  суммой частных отклонений , вызванных колебани ми исходных параметров гильзы. Исходные параметры некоррелированы между собой и колеблютс  случайным образом, поэтому колебани  выходного размера также случайны. Следовательно , св зь между каждым из входных параметров и выходным размером трубы  вл етс  статистической. Задача определени 

характера этой св зи лежит на самообучающихс  модел х стана по диаметру и толщине стенки трубы.

Сбор информации осуществл етс  датчиками , установленными на стане, показани  которых через согласующие устройства поступают на управл ющую вычислительную машину. Согласущие устройства превращают абсолютные показани  датчиков в отклонени  от уставок , задаваемых вручную.

Система управлени  станом имеет два режима: режим обучени  и режим управлени . В режиме обучени  вычислительна  машина определ ет оценки дл  действительных зависимостей , которые отыскиваютс  в виде линейного закона. Коэффициент регрессии по каждому исходному параметру и  вл етс  оценкой действительной зависимости между отклонением данного исходного параметра и отклонением выходного размера. Уточнение

каждого коэффициента модели производитс  после прокатки каждой трубы, когда выходной датчик дает фактическое отклонение выходного размера.

По окончании процесса обучени  система

включаетс  на управление станом. В этом режиме система стремитс  умеиьшить вли ние дестабилизирующих факторов, измен   настройку стана перед прокаткой каждой трубы. Величина необходимого управл ющего воздействи  пропорциональна разности между предсказанным отклонением выходного размера и необходимым, делеииой на коэффициент модели, дающий оценку св зи между отклонением по каналу управлени  и отклонением выходного размера.

Однако по этому способу действительной стабилизации подвергаетс  только изменение среднего значени  выходного размера, вызванное изменением медленно мен ющихс  дестабилизирующих факторов, например износом валком, а также дестабилизирующие факторы, как диаметр гильзы или температуры нагрева, которые мен ютс  от гильзы к гильзе, учитываютс  со сдвигом на один щаг или более, т. е. компенсируютс  не на той гильзе, на которой нужно. В результате эффект применени  системы резко снижаетс .

Это происходит потому, что при уточнении моделей коэффициенты уточн ютс  так, чтобы возникша  на дайной трубе ошибка предсказани  была полностью скомпенсирована. Поскольку отклонени  исходных иараметров определ ютс  как разность между показани ми датчика и уставкой, задаваемой вручную, то неизбежно наличие посто нной составл ющей в величине отклонени  по каждому каналу , что зат гивает врем  построени  модели и весь процесс обучени . Точно также неизбежно наличие посто нной составл ющей в величине отклонени  фактического размера. Последнее приводит к наличию посто нной составл ющей в предсказанном отклонении, а это настолько ухудшает модель, что, достигнув среднего значени , совпадающего со средним значением фактического размера, предсказанное значение начинает повтор ть фактический размер с отставанием на один шаг. При управлении это отставание и приводит к тому, что на данной трубе компенсируютс  дестабилизирующие факторы, существовавщие на предыдущей трубе.

По предлагаемому способу в состав сигналов управлени , поступающих на каладый стан от вычислительного устройства, дополнительно ввод т сигналы от самообучающихс  моделей среднего значени  диаметра и среднего значени  толщины стенки трубы, которые призваиы компенсировать посто нную составл ющую в предсказанном размере.

Дл  ускорени  процесса обучени  ввод т автоматическое определепие средних значений дл  всех каналов исходной информации, кроме канала управлени , причем отклонени  определ ют как разность между показани ми датчиков и текущими средними значени ми.

На чертеже изображена схема управлени  часкатным станом, реализующа  предлагаемый способ.

- На схеме прин ты следующие обозначени : / - заготовка, 2 - гильза, 5 - вычислительное устройство, 4 - раскатной стан, 5 - труба , 6 - модель стана по среднему значению диаметра и толщины стенки трубы, 7-модель стана по диаметру и толщине стенки трубы. Перед прошивкой исходной заготовки 1 измер ют ее диаметр Dg и длину Iz, которые необходимы в дальнейщем дл  определени  объема штуки. На гильзе 2 измер ют ее диаметр Dr, температуру Гг, а по длине гильзы и

объему определ ют толщину стенки 5г. Определ ют диаметр оправки donp. Дл  всех измеренных и вычисленных исходных величин автоматически наход т средние значени  и определ ют отклонени  от средних по каждому каналу.

В режиме обучени  сигналов управлени  от вычислительного устройства 3 на раскатной стан 4 не поступает, следовательно, отклонение валка up от исходного положени ,  вл ющеес  управл ющим сигналом, равно нулю. После прокатки трубы 5 измер ют фактическую толщину стенки трубы Sp и фактический диаметр трубы Dp и производ т коррекцию модели 6 стапа по среднему значению диаметра и толщины стенки раската и модели стана 7 по диаметру и толщине стенки раската. Уточнение модели 6 средних значений производитс  только в том случае, если отклонение валка up ближе к нулю.

В блоке 6 на основании показаний датчика выходного размера определ ют среднее значение (диаметра и толщины стенки трубы). Здесь же по модели среднего предсказываетс  величина этого значени  и при наличии

ошибки предсказани  уточн етс  модель 6. Блок 7 уточн ет собственно модели по диаметру , толщине стенки и времени прокатки. Предсказанное значение выходного параметра , например толщины стенки, определ етс 

как сумма среднего значени , предсказанного на основании модели 6 и предсказанного значени  отклонени  от среднего. При наличии разности между фактическим и предсказанным значением уточн етс  только модель 7

ио отклонению. Выделение канала среднего значени  посто нной составл ющей позвол ет ликвидировать отставание между фактическим и предсказанным значени ми в режиме обучени .

В режиме управлени , непосредственно перед прокаткой, вычислительное устройство 3 производит иоднастройку стана, использу  показани  входных датчиков и моделей 5 и 7 дл  определени  величины необходимого отклонени  валка up от исходного положени .

Уточнение моделей 5 и 7 в режиме управлени  происходит песколько иначе. В тех случа х , когда отклонение валка Ор отличаетс  от нул , модель 6 средних значений не уточн етс , а предсказанные величины в модели 7 определ ютс  по-прелснему, как сумма среднего значени , иредсказаниого на основании полученной ранее модели 6 и предсказанного отклонени  от этого среднего. Поскольку положение настроечного параметра Ор отлично

б

от нул , то между фактическим средним значением выходного параметра п средним значением , которое предсказы.вает модель 6, будет разность, котора  будет отнесена в модели 7 на счет канала унравлени . В процессе упра влени  ири некоторых сочетани х дестабилизирующих факторов требуетс  установить валок в исходное положение, когда отклонение Яр равно или близко к нулю. В этом случае модель 6 будет уточн тьс , поддержива  соответствие математической модели по каналу среднего с фактическим технологическим процессом.

Введение дополнительной самообучающейс  модели по средним значени м выходных параметров позвол ет компенсировать не только медленно мен ющиес  дестабилизирующие факторы, но и факторы, мен ющиес  от трубы к трубе. Это позвол ет существенно улучщить качество управлени  трубопрокатным агрегатом, т. е. получить уменьщение разброса геометрических размеров в партии труб до разброса размеров на одной трубе.

Использование в модели 7 отклоиеиий ие от уставок, а от автоматически определ емых средних зиачений позвол ет избежать искажающего вли ни  посто нных составл ющих

во входных сигналах и существенно увеличить скорость построени  модели стана, что в свою очередь позвол ет прокатывать с применением системы более значительную часть сортамента, а следовательно, получить более значительный экономический эффект от применени  системы.

Предмет изобретени 

Claims (2)

1.Способ автоматического управлени  трубопрокатным агрегатом по авт. св. № 281382, отличающийс  тем, что, с целью иовыщени  точности управлени , дополнительно формируют сигиалы среднего значени  диаметра и толщины стенки раската на соответствующих самообучающихс  модел х, причем построение и уточнение этих моделей производ т при отсутствии отклонений по каналу управлени .

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью ускорени  процесса обучени , формируют средние значени  только дл  сигналов измерени , исключа  сигналы управлени , а сигналы отклонени  определ ют как разность между измеренными значени ми раската после стана и соответствующими текущими средними значени ми.