Устройство автоматического регулирования толщины полосы

 

1. УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ, содержащее измеритель усилия прокатки , первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с измерителем усилия прокатки, а второй с эадатчиком усилия прокатки, масштабный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, фильтр эксцентриситета опорных валков и позиционную следящую систему нажимного механизма, включающую датчик и задатчик положения нажимного механизма, второй элемент сравнения, первый вход которого соединен с датчиком, а второй-с задатчиком положения нажимного механизма , регулятор положения,вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения, и привод нажимного механизма, вход которого соединен с выходом регулятора положения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно дополнительно снабжено третьим элементом сравнения, блоком экстраполятора и блоком настройки коэффициентов экстраполятора, причем первый вход третьего элемента сравнения соединен с выходом масштабного преобразователя, второй -и третий входы третьего элемента сравнения соединены соответственно с датчиком и задатчиком положения нажимного механизма, а выход через фильтр эксцентриситета валков - с входом блока экстраполятора, первый и второй управляющие входы блока экстра (Л полятора соединены соответственно с первым и вторым входами блока настройки коэффициентов, а выход блока экстраполятора соединен с третьим входом второго элемента сравнения. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что блок экстраполятора содержит первый и второй блоки умножения, интегратор и алгеб4;iib раический сумматор, причем первые 4; входы блоков умножения соединены между собой и являются входом блока оо экстраполятора, вторые входы первого Oi и второго блока умножения являются соответственно первым и вторым управс«д ляющим входами экстраполятора, выход первого блока умножения через интегратор соединен с первым входом алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, а выход является выходом блока экстраполятора .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) D 21 В. 37 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3462038/22-02 (22) 05.07.82 (46 ) 30,09. 83. Вил.936 (72) E.В. Леонидов-Каневский,П.П.Гагарин и В.П. Кожевин (71) Киевский институт автоматики .им. ХХУ съезда КПСС (53) 621 ° 771.23:62-52(088.8) (56) 1. Фомин Г.Г., Дубейковский A.Â., Гринчук П.С. Механизация и автоматизация широкополосных станов горячей прокатки. M. "Металлургия", 1979, с.125-126.

2. Леонидов-Каневский E.В., Лысенков Н.Г. Автоматическое регулирование толщины полосы на стане 2000 Новолипецкого металлургического завода.—

"Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок". Тяжпромэлектропроект", 911, М., "Энергия", 1974, с.7-12. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ, содержащее измеритель усилия прокатки, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с измерителем усилия прокатки, а второй с задатчиком усилия прокатки, масштабный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, фильтр эксцентриситета опорных валков и позиционную следя-. щую систему нажимного механизма, включающую датчик и задатчик положения нажимного механизма, второй элемент сравнения, первый вход которого соединен с датчиком, а второй-с— задатчиком положения нажимного механизма, регулятор положения, вход которого соединен с выходом второго, элемента сравнения, и привод нажимно-.

„„SU„„1044363 A го механизма, вход которого соединен с выходом регулятора положения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, . оно дополнительно снабжено третьим элементом сравнения, блоком экстраполятора и блоком настройки коэффициентов экстраполятора, причем первый вход третьего элемента сравнения соединен с выходом масштабного преобразователя, второй .и третий входы третьего элемента сравнения соединены соответственно с датчиком и задатчиком положения нажимного механизма, а выход через фильтр эксцентриситета валков — с входом блока экстраполятора, первый и второй управляющие входы блока экстраполятора соединены соответственно с первым и вторым входами блока настройки коэффициентов, а выход блока экстраполятора соединен с третьим входом второго элемента сравнения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок экстраполятора содержит первый и второй блоки умножения, интегратор и алгебраический сумматор, причем первые входы блоков умножения соединены между собой и являются входом блока экстраполятора, вторые входы первого и второго блока умножения являются соответственно первым и вторым управляющим входами экстраполятора, выход первого блока умножения через интегратор соединен с первым входом алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, а выход является выходом блока экстраполятора.

1044 3(i 3

Изобретение относится к автоматИ= зации прокатного производства, а именно к автоматическому регулированию толщины полосы на станах горячей прокатки.

Известен регулятор толщины, работающий по методу Симса-Головина и содержащий каналы вычисления упругой деформации клети по усилию прокатки и позиционные следящие системы нажимных устройств (.1 3.

Недостатком устройства является то, что оно подавляя отклонения толщины полосы, вызванные возмущениями со стороны подката, увеличивают разнотолщинность, обусловленную воз- 15 мущеннями со стороны прокатной клети, н частности эксцентриситетом опорных валков, в результате чего увеличивается дисперсия отклонения толщины полосы от заданного значения. Указан- 0 ный недостаток частично устраняется включением и канал усилия прокатки регулятора различных фильтров эксцентриситета валков.

Наиболее близким по технической

25 сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее нелинейный фильтр эксцентриситета н канале вычисления упругой деформации клети, измеритель усилия прокатки, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с измерителем усилия прокатки, а второй с задатчиком усилия прокатки, масштабный преобразователь, вход которо- 35 го соединен с выходом первого элемента сравнения, фильтр эксцентриситета опорных валков, вход которого соединен с выходом масштабного преобразователя, и позиционную следящую систему нажимного устройства, включающую второй элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом фильтра эксцентриситета валков, дат нк и задатчик положения нажимных винтов, соединенных соответственно с вторым и третьим входами элемента сравнения, регулятор положения, вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения, и привод нажимногo устройства, вход которого

"оединен с выходом регулятора полонения.

Нелинейный фильтр эксцентриситета валков представляет собой электронную модель люфта с шириной петли, равной амплитуде эксцентриситета валков.

Такой фильтр осуществляет ступенчатое преобразование входного сигнала с частотой квантования, равной частоте эксцентриситета валков, благодаря 60 чему эксцентриситетная составляющая сигнала усилия прокатки позиционной системой не отрабатываетея 2 3. г

Однако при этом возмущения, обла,I м дающие градиентом температурный клин или "глиссажная метка" отрабатываются регулятором с существенной недокомпенсацией, что приводит к снижению точности регулирования толщины полосы. Это объясняется тем, что нелинейный фильтр зксцентриситета валков, фиксируя упругую деформацию клети в момент очередного экстремума эксцентриситета, до следующего экстремума эксцентриситета сохраняет неизменный сигнал задания на входе позиционной системы нажимных винтов. В результате до следующей фиксации известный ° регулятор толщины"не в состоянии скомпенсировать как приращение упругой деформации, вызванное возмущением со стороны подката, так и приращение упругой деформации, вызванное перемещением нажимного устройства в интервале между двумя экстремумами эксцентриситета валков. Последнее обстоятельство особенно важно при регулировании толщины полос, жесткость которых в несколько раз превышает жесткость прокатной клети. Перемещение нажимного устройстна, необходимое для компенсации нозмущения со стороны подката, в (1+8) раз больше, чем первоначальное изменение упругой деформации клети лР/ п(с — отношение жесткости полосы к жесткости клети), однако на первом такте эксцентриситета валков привод нажимных винтов Отраар/ с батмаает аре(т, аа втором — (т+, ), на k -ом 1+ — кр- . бчевид но, что Р

rn (1 ф

6m L 1+ — =1 0(, однако при "больN co 1=1 (1+о() и шем значении с требуется много тактов работы регулятора, в результате чего динамическая точность его работы низка.

Цель изобретения — повышение точности регулирования толщины полосы.

Указанная цель достигается тем, что устройство автоматического регулирования толщины полось, содержащее измеритель усилия прокатки, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с измерителем усилия прокатки, а второй — с задатчиком усилия прокатки, масштабный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого .элемента сравнения. фильтр эксцентриситета валков и позиционную следящую систему нажимного механизма, включающую датчик и задатчик положения нажимного механизма, второй элемент сравнения, первый вход которого соединен с датчиком, а второй -. с задатчиком положения нажимного механизма, Регулятор положения, вход которого соединен с выl 044363 ходом второго элемента сравнения, и привод нажимного механизма, вход которого соединен с выходом регулятора положения, дополнительно снабжено третьим элементом сравнения, блоком экстраполятсхра и блоком 5 настройки коэффициентов экстраполятора, причем первый вход третьего элемента сравнения соединен с выходом масштабного преобразователя, второй и третий входы третьего элемен.10 та сравнения соединены соответственно с датчиком и задатчиком положения нажимного механизма, а выход через фильтр эксцентриситета валков — с входом блока экстраполятора, первый 15 и второй управляющие входы блока экстраполятора соединены соответственно с первым и вторым выходами блока настройки коэффициентов, а вы-,. ход блока экстраполятора соединен с третьим входом второго элемента сравнения.

Кроме того, блок экстраполятора содержит первый и второй блоки умножения, интегратор и алгебраический сумматор, причем первые входы блоков умножения соединены между собой и являются входом блока экстраполятора, вторые входы первого и второго блока умножения являются соответственно первым и вторым управляющими входами экстраполятора, выход первого блока умножения через интегратор соединен с первым входом алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока Ç5 умножения, а выход является выходом блока экстраполятора.

Введение третьего элемента сравнения позволяет на его выходе получить сигнал, пропорциональный отклонению 4р толщины полосы от заданного значения, а введение блока экстраполятора, включенного на выход нелинейного фильтра эксцентриситета валков, позволяет в момент фиксации очередного отклоне-45 ния толщины полосы от заданного значения вычислить то положение нажимного механизма, в которое необходимо прийти к моменту следующей фиксации для полной компенсации отклонения толщины с учетом изменения упругой деформации клети за счет перемещения нажимных винтов.

Введение блока настройки коэффициентов экстраполятора позволяет точно установить коэффициенты экстрапо- 55 лятора с учетом предполагаемой жесткости прокатываемой полосы и частоты эксцентриситета валков.

Таким образом, введение новых блоков и связей между ними позволяет Я) предсказать изменение упругой деформации клети в ненаблюдаемом интервале времени и сформировать такой закон управления позиционной следящей системой нажимных устройств, чтобы к моменту следующей фиксации откло.нения толщины полосы предыдущее отклонение было полностью скомпенсировано регулятором толщины. Благодаря этому достигается увеличение динамической точности регулирования толщины полосы.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на Фиг.2пример реализации блока-экстраполятора.

Устройство содержит измеритель 1 усилия прокатки, первый элемент 2 сравнения, первый вход которого соединен с выходом измерителя 1, а второй — с задатчиком 3 усилия прокатки масштабный преобразователь 4, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, позиционную следящую систему 5 нажимного устройства, включающую датчик 6 положения нажимных винтов 7, соединенных с при-. водом 8, регулятор 9 положения, выход которого соединен с входом привода 8, и второй элемент 10 сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с датчиком 6 и. задатчиком 11 положения нажимных винтов, а выход — с входом регулятора 9 положения, третий элемент 12 сравнения, первый вход которого соединен с выходом масштабного преобразователя 4, второй и третий входы элемента 12 сравнения соединены соответственно с.датчиком 6 и задатчиком 11 положения нажимных винтов., фильтр 13 эксцентриситета валков, вход которого соединен с выходом третьего элемента 12 сравнения, блок 14 экстраполятора, вход которого соединен с выходом фильтра 13, блок 15 настройки коэффициентов экстраполятора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторйм управляющими входами блока 14 экстраполятора, а выход блока 14 экстраполятора соединен с третьим входом второго элемента 10 сравнения. Нажимные винты

7 воздействуют на полосу 16 через валки 17.

Блок 14 экстраполятора (Фиг.2) может содержать блоки 18 и 19 умножения, первые входы которых соеди.нены между собой и являются входом блока 14 экстраполятора, а вторые являются соответственно первым И вторым управляющими входами блока

14, интегратор 20, вход которого соединен с выходом блока 18 умноже ния, и алгебраичесКий сумматор 21, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами блока 19 умножения и интегратора

20, а выход является выходом блока 14. Блок 15 настройки коэффициентов экстраполятора может представлять собой два независимых регулиp) åM÷õ источника:1талонного напряж» ни я, на стра ива мых операторомтех нологом, либо ц ифооа налоговые преобразователи управляющей вычислительной машины стана.

Устройство работает следующим 5 образом.

Сигнал усилия прокатки от измерителя 1 сравнивается в элементе 2 сравнения с заданным значением усилия прокатки от задатчика 3 и с вы- lO хода элемента 2 сравнения сигнал отклонения усилия прокатки от заданного значения поступает на вход масштабного преобразователя 4. С выхода масштабного преобразователя 4 сигнал, пропорциональный изменению упругой деформации клети, поступает на первый вход элемента 12 сравнения, на второй и третий входы которого поступают сигналы, пропорциональные заданному от задатчика 11 и фактическому положению нажимных винтов 7 от датчика 6. С выхода элемента 12 сигнал, пропорциональный отклонению толщины полосы от заданного значения, 5 поступает на вход нелинейного фильтра 13 эксцентриситета, где преобразуется в ступенчатый сигнал с частотой квантования, равной частоте эксцентриситета валков. Указанный ступенчатый сигнал через блок 14 экстраполятора поступает на вход позиционной следящей системы 5 нажимных винтов 7. Параметры блока экстраполятора настраиваются блоком

15 настройки таким образом, чтобы З5 при и: ÿåñ=тной скорости п окатк и (ч,1с— тоте -. кс-.центриситета íалков и ж, сткостн прокатываемой полосы к моменту следующего квантования позиционная следящая система 5 нажимных винтов 7 отработала сигнал ошибки по толщине с учетом изменения упру— гоп деформации клети, вызванной этим перемещением нажимных винтов 7. 13 частности, при выполнении блока 14 экстраполятора в виде пропорционально-интегрального звена с перестраиваемыми параметрами (фиг.2 соотношение пропорциональной и интеграль— ной частей выбирается из условия минимизации дисперсии толщины на выходе устройства.

Таким образоМ, введение в устройство дополнительного элемента сравнения, блока экстраполятора и блока настройки коэффициентов экстраполятора повышает точность регулирования толщины полосы.

Применение изобретения на непрерывном тонколистовом стане горячей прокатки обеспечит уменьшение среднеквадратической ошибки регулирования толщины на 0,005 мм, что позволит вести прокатку полос с дополнительным приближением к границе минусового допуска на 0,01 мм.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства обеспечивается увеличением выхода годного проката и составляет 240 тыс.руб. на 1 млн. т продукции, реализуемой по теоретическому весу.

10443б3

Составитель Ю, Рыбьев

Редактор A. Курах Техред М. Надь Корректор О. Тигор

Заказ 7417/7 Тираж 81б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х-35, Раушская наб., д. 4/5

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