SU494207A1 - Адаптивный регул тор дл непрерывного стана холодной прокатки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к прокатному производству .

Известно устройство дл  автоматического регулировани  толщины полосы на непрерывном стане, содержаш.ее снстемы управлени  скорости прокатных двигателей, измеритель отклонени  толщины в одном из межклетевых промежутков и блок регулируемого запаздывани , соединенный с каналами согласованного воздействи  на скорости предыдущих относительно указанного измерител  толщины клетей , а также дополнительные каналы, соединенные через дополнительные, соответствующие каждой клети, блоки регулируемого запаздывани  с блоками управлени  скоростью всех предыдущих и одной последующей клети.

Недостатки известного устройства следующие .

Измерение толщины осуществл етс  в одном из межклетевых промежутков, что не позвол ет учитывать вли ние пеизмер емых возмущений (услови  смазки, температурное расщирение валков, колебание механических свойств полосы) на отклонение толщины в последующих клет х, и, следовательно, снижает точность регулировани .

Не используютс  регулирующие воздействи  на растворы между валками, что ограничивает диапазон рег лировани  толщины.

Отсутствует контроль за фактическим значением межклетевых нат жений, что может привести к ухудщению качества или даже обрыву полосы.

Запаздывани  между измерителем толщины в одном из первых межклетевых промежутков и выходными клет ми стана велики, что снижает точность реализации этих заназдываний и работы регул тора в целом.

Не предусмотрена автоматическа  настрой0 ка всех параметров каналов регулировани  по возмущению в зависимости от сортамента прокатки, что снижает точность работы регул тора .

Цель изобретени  - повышение точности

5 прокатки.

Дл  этого адаптивный регул тор дл  kклетьевого стана содержит измерители отклонений нат жени  и толщины полосы перед каждой г-ой клетью и соответствующие каж0 дой i-ой клети два сумматора, выходы которых подключены соответственно к входам систем управлени  скоростью приводного двигател  и раствором между валками этой клети , а также один матричный преобразователь, каждый из которых содержит (k-i+) параллельных канала преобразовани ; выходы указанных измерителей отклонени  нат жени  и толщины каждой клети подключены соответственно непосредс11ве) и через блок, мо0 делирующий запаздывание от измерител  толщииы до следующей за ним клети, к входам соответствующего этой i-oii клети матричного преобразовател , а выходы каналов преобразовани  последнего - к входам указанных су:,1.маторов i-ой и всех предыдущих клетей , причем указанные каналы преобразовани  содержат вычислительные блоки, которые моделируют передаточные функции клетей и электроприводов, соответствующие заданному режиму прокатки в сочетании, обеспечивающем инвариантность выходной толщ-кны н переднего нат жени  каждой клети по отношению к отклонени м входной толщины, заднего нат жени  и неизмер емых возмущений на входах всех предществующих клетей.

С целью дальнейшего повышени  регулировани  толщины и нат жени  полосы при изменении сортамента, режима и скорости прокатки предусмотрено дополнительное вычислительное устройство, корректирующее коэффициенты и параметры передаточных функций вычислительных блоков матрич1 ых преобразователей и блоков регулируемого запаздывани  в зависимости от сортамента, режима и скорости прокатки в соответствии с данными, заложенными в пам ть и/или поступающими от датчиков технологических параметров прокатки.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого регул тора дл  й-клетевого непрерывного стана (k 4:) на фиг. 2 - один из вариантов реализации вычислительного блока матричного преобразовател  в виде аналогового вычислительного устройства.

Регул тор содержит четыре клети /-4 стана , системы управлени  раствором между валками 5-8 и скоростью приводных двигателей 9-12. На выходе из клетей 2-4 и на входе стана установлены измерители 13-16 отклонени  толщины и нат жени  17-20.

Указанные измерители толщины подключены через блок регулируемого запаздывани , а измерители нат жени  непосредственно подключены к входам матричных преобразователей 35-28. Каждый матричный преобразователь содержит (k-i+l) параллельных канала преобразовани  29-32, 33-35, 36-37 и 38 соответственно. Каждый из указанных каналов содержит вычислительный блок с двум  входами и двум  выходами, который содержит элементы, моделирующие передаточные функции клетей и электроприводов стана. Каждый из входов каладого матричного преобразовател  28-2-5 образован

Л, 51,% +

А, В ч Z., -Ь Bfi Z.. - ) 9 / ,

А-;; + ВШ. + ВШ, . -Ь , + ,

/jf) -- ОоЛо

2з - .

ооъединением однои-.1енных входов всех вход щих в него вычислительных блоков 29-33. Одноименные выходы вычислительных блоков каждого матричного преобразовател  подключены соответственно к входам сумматоров 5.9-42 н 43-46 одной последующей и всех предыдущих клетей, выходы сумматоров 39- 42 - к входам систем 5-8 управлени  раствором , а выходы сумматоров 43-46 - к входам систем управлени  скоростью 9-12.

Каждый вычислительный блок матричного преобразовател  может быть реализован, на пример, в виде аналогового вычисл1 тельного устройства, собранного на операционных усилител х , как это показано на фит. 2. Операционные усилители 47, к входу которых подключены пассивные двухнолюсники 48, а в цень обратной св зи - двухполюсники 49, моделируют требуемые передаточные функции матричного преобразовател  по соответствующему каналу.

Вход 50 блока подключен к входам двух двухполюсников 48 непосредственно, а к входу 51 блока, подключенному к входам двух остальных двухполюсников, присоединен выход упом нутого блока регулируемого запаздывани  (22-24). Выходы усилителей 47 подключены попарно к входам двух сумматоров 54 и 55, выходы которых 52 и 53  вл ютс  выходами вычислительного блока. Двухполюсники 4(§-и 49 и блоки 21-24, моделирующие запаздывание, имеют дополннтельные входы 56, подключенные к выходу корректирующего вычислительного устройства 54, с помощью которых параметры указа1нных двухПОЛЮ .СНИКОВ и блоков известным способом могут измен тьс  в соответствии с сортаментом, режимом и скоростью прокатки по сигналам датчиков технологических параметров и/или программного устройства, подключенных к входам 55, 56 вычислительного устройства 54.

При работе регул тора сигналы отклонени  толщины или нат жени  полосы на входе стана и в любом межклетевом промежутке вызывают такое изменение растворов и скоростей последующей и всех предыдущих клетей , чтобы скомпенсировать возникшее отклонение на выходе последующей клети.

Дл  обосновани  структуры и работы устройства рассмотрим систему матричных уравнений дл  L-изображений приращений переменных , описывающих работу трехклетевого непрерывного стана, при нулевых начальных услови х:

SlPP.,

, , A7i;) -вектор регул11руемых переменных; Zj- +1 (АЯог, ДГо,-) - вектор измер емых воз1мущений; Уг(п:, Ad;) - вектор управл ющих переменных; АЯ, АГ, Ал, Ас/ - приращени  толщины полосы межклетевого нат жени , скорости приводного двигател  и раствора между валками: f (1,2,3) -номер клети: 0,1 -индексы сторон входа и выхода клети; BJ.., БJ) - матрицы размером 2X2, элементами которых  вл ютс  передаточные функции клетей и электроприводов; Bi diag(e , 1) -диагональна  матрица , содержаща  оператор запаздывани . По вление добавочных слагаемых в каждой последующей строке (1) отражает, как известно , наличие обратных св зей между смежными клет ми через скорость входа в последующую клеть. Запищем (1) и (2) в виде двух матричных уравнений X |3i(S + Cb)+P2V(3) Р-/,(4) - составные векторы - блочные матрицы и сформируем вектор управлени  в соответствии с уравнением v 6,(S+U),(7) где 6i - подлежащий определению оператор. Реща  совместно (3) и (7), находим: x((3i + Mi)(S + U)(8) Из (8) видно, что условие инвариантности /, относительно L, и может быть записано в виде Pl+P26l 0, 6, -р2-р1 ( 9) Учитыва  определени  матриц ) и (6) легко показать, что 6i - нижн   квазитреугольна  блочна  матрица, имеюща  вид: DS1 О О D, О iMlD y D, где Z)J.) -матрицы передаточных функций размером 2x2, элементы которых могут быть выражены через известные передаточные функции всех клетей и электроприводов с помощью уравнени  (9). Уравнение (7) можно записать в виде системы матричных уравнений Y, DjlZ, V 2 + DyoZy Y, D, + , + Din,, котора  подтверждает предложенную структуру матричных преобразователей и и. соедппение с сум-маторами управл ющих переменных . Структура блоков, вход щих в матричный преобразователь, легко получаетс , например, из первого уравнепи  (11), в соответствии с которым dfjiKS) рЯо, ld№) )J дГо, где - элементы матрицы Djj (дробнорациональные функции оператора Лапласа 5), или Ал1 --:й;,-(5)ЛЯ,, + ,(5)ДГ,. Adi (S) + 4J(5)Ar, Приращение толщииы ДЯо; на входе в (г-ую) клеть моделируетс  по сигналу измерител  отклонени  толщины на выходе (i + 1)-ои с помощью блока с регулируемым запаздыванием Ti-т:Mi, где r.ui запаздывание от выхода из (i + 1)-ой клети, до установленного за ней измерител  отклонени  толщины. Уравнени  (11), (13), определ ющие структуру матричных преобразователей, могут быть реализованы цифровой вычислительной мащиной либо аналогичным вычислительным устройством, показанным на фиг. 2, где передаточиые функции й(П(1:1), определ емые из (9) моделируютс  операционными усилител ми 47. В соответствии с предметом изобретени  предусмотрена коррекци  коэффициентов и иараметров блоков регулируемого запаздывани  и блоков матричного преобразовател  при изменении характеристик объекта , завис щих от сортамента, режима и скорости прокатки. Соответствующее корректирующее вычислительное устройство 54 на основе информации о состо нии объекта, либо

заранее заложенной программы вырабатывает сигналы на коррекцию програм мы, либо параметров блоков матричного преобразовател  в соответствии с изменившимис  передаточными функци ми стана.

Предмет -изобретени 

. Адаптивный регул тор дл  непрерывного стана холодной прокатки, состо щего из k клетей или -клетевой группы, содержащий системы управлени  скоростью всех клетей , измеритель отклонени  толщины в одном из межклетевых промежутков и блоки регулируемого запаздывани , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности и расщирени  диапазона регулировани  толщины, он дополнительно содержит системы управлени  раствором всех клетей, установленные перед каждой г-ой клетью измерители отклонени  толщины и нат жени  полосы и соответствующие каждой г-ой клети два сумматора и матричный преобразователь с (k-t-fl) параллельными каналами преобразовани , каждый из которых содержит вычислительное устройство, выход каждого измерител  отклонени  толщины соединен через блок, моделирующей залаздывание между этим измерителем и последующей клетью, к одному

входу матричного преобразовател  данной клети, а выход каждого измерител  отклоиени  нат жени  - ко второму входу матричного преобразовател , выходы матричного преобразовател  i-ой клети подклюнены к входам сумматоров i-ой и всех предыдущих клетей, а выходы обоих сумматоров каждой клети подклЕочены соответственно к входам систем управлени  скоростью и раствором этой клети.

2.Адаптивный регул тор по п. 1, отличающийс  тем, что вычислительные устройства каналов преобразовани  содержат блоки, моделирующие передаточные функции клетей и электроприводов в сочетании, обеспечивающем инвариантность выходной толщины и переднего нат жени  каждой клети по отпощению к отклонени м входной толщины и заднего нат жени  указанной клети, а также к неизмер емым возмущени м на входах всех предшествующих клетей.

3.Адаптивный регул тор по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что он содержит дополнительное вычислительное устройство, входы которого соединены с датчиками технологических параметров п тахогенераторами клетей, а выходы к дополнительным выходам блоков регулируемого запаздывапи  п вычислительных устройств матричных преобразователей.

2Л )

b; 5S