Система автоматического управления относительным обжатием прокатываемой полосы

 

COLS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ю0 В 21 В 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3392974/22-02 (22) 04.02.82 (46) 30.06.83. Бюл. 11 24 (72) А.А. Бедерсон А.О. Гофенберг, О.Б. Колганов, М.Г. Тихоновский, А.Я. Бибишев и А.Г.Клименко (71) Опытное производственно-техническое предприятие,"Уралчерметавтоматика" и Магнитогорский металлургический комбинат им. В.И. Ленина (53) 621 ° 771.23-503.51 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке и 32342 18/22-02, кл. В 21 В 37/00, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2974344/22-02, кл. 8 21 B 37/00, 1980. (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫМ ОБЖАТИЕМ

РРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСЫ, содержащая импульсные датчики скорости, соединенный с ниии измеритель обжатия, выход которого через первый узел сравнения, другой вход которого соединен с выходом узла задания, соединен с одним из входов узла усреднения, который другим входом соединен с выходом первого импульсного датчика скорости, а первым выходом - с первым входом второго узла сравнения, выход которого через первый управляемый ключ и релейный усилитель с зоной нечувствительности подсоединен на вход системы управления, нажимными винтами, а также блок вычисления перемецения нажимных винтов, соединенный с выходом релейного усилителя, второй ключ и соединенный с его выходом формирователь сброса

„„SU„„1025473 A узла усреднения и блока вычисления, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества полосы . за счет увеличения точности регули рования и быстродействия, она дополнительно содержит третий управляемый ключ, третий узел сравнения, делитель, два умножителя, два запоминающих узла, функциональный преобразователь и блок управления, первый вход которого совместно с первым входом первого запоминающего узла подсоединен к выходу релейного усилителя, второй вход - к второму выходу узла усреднения, который также соединен через третий ключ с вторыми входами первого и второго ключей, выходы блока управления подсоединены один к управляющему входу третьего ключа, а два других к пер- С.. вому и второму входам второго запоминающего узла, третий вход которого подсоединен к выходу первого умножи-! теля, соединенного первым входом че" рез функциональный преобразователь с выходом делителя, один вход кото- (Я рого непосредственно, а другой через Щ третий узел сравнения соединены с вы- Д; ходом первого запоминающего узла, вто" м 1 рой вход которого совместно с вторым р входом третьего узла сравнения подсоединен к первому выходу узла усреднения, при этом выход второго запоминающего узла соединен с вторым входом первого умножителя и одним из входов ) М второго умножителя, который связан другим входом с блоком вычисления перемещения нажимных винтов, а выходомс вторым входом второго узла сравнения. I 10254 (Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно к автоматизации дрессировочных станов листопрокатных цехов °

Известен регулятор относительного

5 обжатия прокатываемой полосы, выполненный по структуре релейно"импульсной системы и содержащий датчики скорости полосы, подключенные выходами к входам измерителя обжатия, схему усреднения, подключенную входом к измерителю обжатия, а выходом - к входу узла сравнения измеренного обжатия с заданием, который связан с l5 узлом сравнения с сигналом Обратной связи по положению нажимных винтов, и релейный усилитель с зоной нечувствительности, подсоединенный входом к выходу этого узла сравнения, а

20 выходом - к входу системы управления нажимными винтами (1 ) .

Однако известный регулятор характеризуют недостаточные точность регулирования и быстродействие, обуслов25 ленные включением схемы усреднения в канал измерения обжатия и отсутствием компенсации изменений передаточного коэффициента стана "перемещение нажимных винтов - обжатие".

Известно также устроиство, в коЗо тором для уменьшения динамической погрешности предусмотрена параметрическая коррекция передаточного коэффициента стана. В этом устройстве, сигнал с выхода измерителя обжатия з5 сравнивается с заданием и усредняется в устройстве сравнения и усредне". ния, выход которого через узел сравнения с сигналом обратной связи по положению нажимных винтов подключен 40 к входу релейного усилителя, воздействующего на систему управления приводом нажимных винтов, Компенсация изменения коэффициента стана в этом случае производится параметри- 45 ческим изменнием коэффициента передачи цепи обратной связи по положению нажимных винтов (2 1 .

Однако для параметрической компенсации изменений передаточного коэффициента требуется дополнительно определять с помощью соответствующих датчиков параметры, влияющие на коэффициент стана (например, давление клети, толщину).

73

При этом следует ртметить, что большинство отечественных дрессиро" вных станов не оборудованы датчи! ками давления, а их установка невозможна без изменения конструкции клети, Кроме того, учесть все необходимые параметры (например, отклоне,ние температуры полосы, переменную жидкость клети при малых давлениях, химический состав проката) не предс . тавляется возможным, а установленные зависимости между такими параметрами и передаточным коэффициентом стана носят приближенный характер.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является система автоматического управления относительным обжатием прокатываемой полосы, содержащая импульсные датчики скорости полосы, измеритель относительного обжатия, первый и второй узлы сравнения, пять ключей, интеграторы обжатия и пути полосы, формирователи пути и сброса, одновибратор, релейный усилитель с зоной нечувствительности, блок вычисления перемещения нажимных устройств и систему управления нажимными устройствами.

В этой системе отработка рассогласования по обжатию производится с максимальной скоростью нажимных винтов, а длительность команды на их перемещение пропорциональна рассогласованию между измеренным и заданным обжатием, при этом коэффициент пропорциональности принят постоянным и равным (для обеспечения устойчивости регулирования при любом сортаменте полосы) максимальному коэффициенту стана.

В связи с тем, что изменения передаточного коэффициента в данной системе не учитываются, отработка рассогласования по обжатию при изменениях сортамента полосы производится не эа одну, а эа несколько команд, что приводит к снижению быстродейст вия и увеличению динамической ошибки.

Цель изобретения -, повышение качества полосы за счет увеличения быстродействия и точности регулирования.

Для достижения поставленной цели в систему автоматического управления относительным обжатием прокатываемой полосы, содержащую импульсные датчики скорости, соединенный с ними измеритель обжатия, выход которого — через первый узел сравнения, другой, 1025473 вход которого соединен с выходом уз", ла задания, соединен с одним иэ входов узла усреднения, который другим входом соединен с выходом первого импульсного датчика скорости, а пер- 5 вым выходом,- с первым входом второго узла сравнения, выход которого через первый управляемый ключ и релейный усилитель с зоной нечувствительности подсоединен на вход системы управления нажимными винтами, а также блок вычисления перемещения нажимных винтов, соединенный с выходом релейного усилителя, второй ключ и связанный с его выходом формирователь сигнала сброса узла усреднения и блока вычисления перемещения нажимных винтов, дополнительно введены третий управляемый ключ,-третий узел сравнения, делитель, два умножителя, два запоминающих узла, фунциональный преобразователь и блок управления, первый вход которого совместно с первым входом первого запоминающего узла, подсоединен к выходу релейного усилителя, второй вход — к второму выходу узла усреднения, который также соединен через третий ключ с вторыми входами первого и второго ключей, выходы блока управления 30 подсоединены один к управляющему входу

l третьего ключа, а два других к первому и второму входам второго запоминающего узла, третий вход которого подсоединен к выходу первого умножителя,.соединенного первым входом через функциональный преобразователь с выходом делителя, один вход которого непосредственно, а другой через третий узел сравнения соединены с выходом первого запоминающего узла, второй вход которого и второй вход третьего узла сравнения подсоединены к первому выходу узла усреднения, при этом выход второго запоминающего

45 узла соединен с вторым входом первого умножителя и одним из входов второго умножителя, который связан другим входом с блоком вычисления перемещения нажимных винтов, а выходом с вторым входом второгоузла сравнения.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы автоматического управления относительным оожатием прокатываемой полосы, на фиг. 2 - временные диаграммы работы системы.

Система автоматического .управления относительным обжатием полосы . состоит иэ импульсных датчиков 1 и

2 скорости полосы, связанного с ними входами измерителя 3 обжатия, трех узлов 4 - 6 сравнения, узла 7 усреднения, трех ключей 8 - 10, релейного усилителя 11 с зоной нечувствительности, системы 12 управления на1 жимными устройствами, блошка 1.3 вычисления перемещения нажимных винтов, формирователя 14 сброса, запоминающих узлов 15 и 16, делителя 17, функционального преобразователя 18, двух умножителей 19 и 20 и блока 21 управления.

Узел 7 усреднения обжатия при конкретной реализации может быть выполнен, например, по прототипу или по любой типовой схеме.

Входы узла 7 усреднения связаны. первый — с выходом узла 4 сравнения, на другой вход которого задана величина обжатия, второй - с выходом датчика 1 скорости.

Блок 21 может быть построен на основе последовательно включенных

Р гтриггера и двух одновибраторов, причем Р, и входы триггера являются входами блока, а выходы одновибраторов — его выходами.

Входы блока 21 управления соеди-; нены с вторым выходом узла 7 усреднения и выходом релейного усилителя 11.

При подаче с их выходов сигналов последовательно на второй и первый вхо-. ды блока 21 изменяется состояние его Р.5-триггера и одновибраторы последовательно формируют на двух выходах блока 21 импульсы с длительностью необходимой для записи сигнала в запоминающий узел,16, и одновременно с выхода первого одновибратора на третий выход блока 21 управления поступает сигнал, который закрывает ключ 9, выполненный в аиде логического элемента И.

Первый выход узла 7 усреднения подсоединен к одному из входов запоминающего узла 15, другой вход которого подсоединен к выходу релейного усилителя 11, и к одному из входов узла 6 сравнения, выполненного на основе операционного усилителя.

Выход узла 15 подсоединен к одному из входов делителя 17 непосредственно, а к другому — через узел 6 сравнения. Выход делителя 17 через функциональный преобразователь 18 соединен с .первым входом умножителя

1025473

19. Функциональный преобразователь в конкретном примере реализации пред. ставляет собой линейный преобразователь, реализующий функцию U+ Jq -"

= J.11.11 + (1-d)U и выполненный из ) усилителя с регулйруемым коэффициентом усиления 0 »- oL (1 и связанного с ним сумматора, на другой вход которого и инвертирующий вход усилителя !

О подан единичный сигнал Ц,.

Выход запоминающего узла 16 соединен с вторым входом первого умножи-< теля 19 и первым входом умножителя

20. Умножитель 20 другим входом соединен с выходом блока 13 вычисления

15 перемещения нажимных винтов, на другой вход которого подается сигнал, пропорциональный скорости перемещения, например, с выхода усилителя 11..

Выход умножителя 20 соединен с одним из входов узла 5 сравнения, другой вход которого связан с первым выходом узла 7. Выход узла 5 сравнения через ключ 8 и релейный усили- 25 тель ll с зоной нечувствительности соединен с входом системы 12 управления перемещением нажимными винтами.

Система работает слудующим об- эп разом.

Сигналы с импульсных датчиков 1 и 2 скорости полосы поступают на вход измерителя 3 относительного обжатия, на выходе которого фсрмиру35 ется сигнал, пропорциональный относительному обжатию полосы. Этот сигнал в узле 4 сравнения сравнивается с сигналом задания относительного обжатия. Сигнал рассогласования по обжатию с выхода узла 4 сравнения поступает на первый вход узла 7 усреднения, на первом входе которого формируется сигнал, пропорциональный среднему значению рассогласования по обжатию за постоянный путь полосы при любой скорости прокатки фиг. 2, график 22 ) . Путь усреднения определяется по числу импульсов, поступающих на второй вход узла 7

50 усреднения с выхода импульсного датчика 1 скорости полосы.

При достижении пути, равного пути усреднения, и при отсутствии запрещающего сигнала на третьем выходе блока 21 управления сигналом, посту$5 пающим с второго выхода блока 7 через ключ 9 (фиг. 2, график 24), открывается ключ 8 и пропускае сигнал усреднения рассогласования по обжатию на вход релейного усилителя 11 с зоной нечувствительности. При превышении сигналом рассогласовайия по обжатию зоны нечувствительности на выходе релейного усилителя 11 сформируется сигнал (фиг. 2, график 25), воздействующий на систему 12 управления приводом нажимных винтов, перемещающую нажимные устройства в сторону уменьшения рассогласования.

Сигнал, пропорциональный скорости нажимных устройств, преобразуется в блоке 13 в сигнал, пропорциональный пути нажимных устройств (фиг. 2, график 26 ), и поступает на вход умножителя 20, где преобразуется в сигнал, пропорциональный изменению обжатия полосы (фиг. 2, график 27) . При перемещении нажимных устройств (по мере отработки рассогласования) выходной сигнал умножителя 20 начинает.,возрастать и по достижении равенства с сигналом рассогласования по обжатию релейный усилитель 11 отключается, сигнал на его выходе становится рав ным нулю, ключ 10 замыкается и формирователь l4 сброса устанавливает узел 7 усреднения и устройство 13 в исходное состояние.

Для точной обработки рассогласования по обжатию (эа один выходной импульс системы) необходимо, чтобы коэффициент передачи К„„ умножителя

20, который преобразует сигнал перемещения нажимных винтов в сигнал изменения обжатия и, таким образом, является моделью клети стана, был бы равен истинному, коэффициенту стана

К, который может изменяться в несколько раз при имзенении сортамента прокатываемого металла.

Достигается это путем корректирования коэффициента К„„ по соотношению рассогласований по обжатию в и 1 + 1 циклах.

В исходном состоянии начальный коэффициент модели записывается в запоминающем узле l6. Эта запись производится в начала прокатки каж дой полосы или при изменнии сортамента.

При отработке рассогласования

ЬЯ"„ по обжатию в j цикле нажимные .устройства перемещаются на расстоя- ние Qcl, равное ь"К1 к И) 473, - . «д :-Ь .„„=Ы1(10 ст 62 -Я q м М

40

1025 При этом изменение реального обжатия на полосе определится истинным коэффициентом стана К ти составит в ст

Изменение обжатия на полосе можно определить по разности измеренных . обжатий в и j + 1 цикле

Возникшее рассогласование в 1 цикле 1 записывается в запоминающий узел 15 (фиг. 2, график 31) по сигналу с выхода усилителя 11.

После окончания выходного импуль" са сигнал с выхода усилителя 11, поступая на второй вход блока 21 управления, устанавливает его в состояние готовности .к записи сигнала в запоминающий узел 16.

После окончания выходного импульса производится новый цикл измерения и усреднения, после чего на первом выходе узла 7 усреднения появляется сигнал „ (фиг. 2, график 23), поступающий на первый вход узла 6 сравнения, где сравнивается с сигналом на выходе запоминающего узла 15, Сигнал на выходе узла 6 сравнения, 30 равный (д 3„. — д „. ) делится в делителе 17 на сигнал д 3

Из формул (1 ) и (2 ) получаем

Следовательно, на выходе делителя 17 сигнал равен Кcт J.К.м.

Этот сигнал через функциональный преобразователь 18 поступает на вход умножителя 19, где умножается на коэффициент модели К, который хранитА5 м ся в запоминающем узле 16.

При этом сигнал на выходе умножителя 19 станОвится равным К (при .0

Ст единичном коэффициенте передачи функ-. ционального преобразователя 18).

Для обеспечения устойчивости регулятора при случайных возмущениях в

1 + 1 цикле вычисляется не К т, а некоторый промежуточный коэффициент

КМ 1 +4

Это осуществляется Функциональным . преобразователем 18, который преобразует величинуК jk в величину — + (qg); Q(g g (4) к„

K8H+4 — = oL . км„

При = 1 на выходе умножителя 19 сигнал, равный К, появляется уже ст пссле первой корректировки, при a(1

К приближается к Кот асимптотически.

Например, при К = 0,5 и о = 0,6 получим

К „„,„к,„„, =оа; " -ор

Кст Кст

По окончании q + 1 цикла усреднения на втором выходе узла 7 усреднения появляется сигнал, поступающий на первый вход блока 21 управления, при этом последовательно на первом и втором выходах блока управления появляются сигналы (фиг. 2, графикй ,30 и 31), разрешающие запись сигнала с выхода умножителя 19 в первую и вторую ступень запоминающего узла 16.

На время записи сигналом с третьего выхода блока 21 (фиг. 2, график 28) закрывается ключ 9. После окончания записи в узел 16 замыкается ключ 9, через который замыкается и ключ 8, т.е. дается разрешение на новый цикл отработки с откорректированным коэффициентом в умножителя 20.

Таким образом, в данном решении между определяемым рассогласованием по обжатию и длительностью выходного сигнала, управляющего отработкой этого рассогласования, обеспечивается коэффициентом, пропорциональности, равный передаточному коэффициенту стана. Достигается это благодаря наличию новых узлов и новых взаимосвязей, с помощью которых формируется и систематически корректируется коэффициент передачи К „.

Такое техническое решение преимущественно при использовании изобретения позволит отрабатывать рассогласование по обжатию за один регулирующий импульс с достаточной точностью и обеспечит повышение динамической точности и быстродействия регулирования.

Использование изобретения в составе систем регулирования обжатия позволит осуществлять дрессировку про.катываемой полосы в жестком поле до1025473

10 пусков эа счет поддержания уровня заданного относительного обжатия по всей длине рулона, что будет способствовать увеличению выхода холоднокатанной полосы повышенного качества с заданными механическими свойствами.

Ожидаемый экономический эффект от использования одной системы регулирования относительного обжатия, составит 76 тыс. руб. в год эа счет повышения выхода качественной продукции..

1025473

И4ьа

2Ф

Иди У г5

Ф б/Х

Гб

4Вмц

ЖРИ 2

2У

Ц a_#_

Жх 2f

З1

Я а15

<

32

48bu 6 (ЮЙ)

Фиг. 3

ВНИИПИ Заказ 4456/7 Тираж 816 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.