Система автоматического управления относительным обжатием прокатываемой полосы

 

Изобретение относится к автоматизации дрессировочных станов и предназначено для автоматического управления относительным обжатием прокатываемой полосы. Цель - повышение качества полосы за счет увеличения быстродействия и точности регулирования. Цель достигается за счет введения в самонастраивающуюся систему параметрически вычисленного исходного коэффициента и параметрической компенсации входных возмущений. Исходный коэффициент передачи вычисляется по сигналам давления в клети, обжатия и толщины полосы и вводится в начале прокатки каждой полосы. В дальнейшем происходит корректировка коэффициента по соотношению отклонения обжатия от задания до и после регулирующего импульса. Влияние возмущений на процесс адаптации учитывается введением компенсирующего сигнала, вычисленного по значениям давления в клети, обжатия и величины перемещения нажимных винтов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 21 В 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4304242/23-02 (22) 09.09.87 (46) 23.08.89. Бюл. № 31 (71) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметав— томатика (72) А.О. Гофенберг (53) 621.771.23-503.51(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 944696, кл. В 21 В 37/00, 1982.

Заявка ФРГ № 2750756, кл . В 21 В 37/14, 0 05 D 5/02, 1979 .

Авторское свидетельство СССР № 1025473, кл. В 21 В 37/00, 1982. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ OTHOCHTEJIbHbIM OBFATHEM ПРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСЫ (57) Изобретение относится к автоматизации дрессировоФных станов и предназначено для автоматического правления относительным обжатием прокаб

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства а именно к автоматизации дрессировочных станов листопрокатных цехов.

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

На фиг. 1 представлена структурная схема системы автоматического управления относительным обжатием прокатываемой полосы, на фиг. 2 — узел формирования peryлирующего импульса

Система состоит из импульсных датчиков 1 и 2 скорости полосы, измерителя 3 обжатия, узла 4 сравнения, „„Я0„„1502147 A 1 тываемой полосы. Цель — повышение качества полосы за счет увеличения быстродействия и точности регулирования. Цель достигается за счет введения в самонастраивающующуся систему параметрически вычисленного исходного коэффициента и параметрической компенсации входных возмущений. Ис.ходный коэффициент передачи вычисляется по сигналам давления в клети, обжатия и толщины полосы и вводится в начале прокатки каждой полосы. В дальнейшем происходит корректировка коэффициента по соотношению отклонения обжатия от задания до и после регулирующего импульса. Влияние возмущений на процесс адаптации учитывается введением компенсирующего сигнала, вычисленного по значениям давления в клети, обжатия и величины перемещения нажимных винтов, 2 ил. узла 5 усреднения, узла 6 формирования регулирующего импульса, системы

7 управления нажимными винтами, запоминающего узла 8, узлов 9 и 10 сравнения, делителя 11, функционального преобразователя 12, умножителя

13, запоминающего узла 14, коммутатора 15, запоминающего узла 16, блока 17 управления, узла 18 определения начала рулона, элемента !9 ИЛИ, измерителя 20 давления, делителя 21, сумматора 22, функционального преобразователя 23, запоминающего узла

24, узлов 25 и 26 сравнения, делителя 27.

1502147

Измеритель 3 обжатия, связанный входами с выходами импульсных датчиков I и 2 скорости полосы, через узел 4 сравнения, второй вход которого является входом задания обжатия, связан с первым входом узла 5 усреднения, второй вход которого соединен с выходом импульсного датчика

1 скорости полосы, первый выход учла 10

5 усреднения соединен с первым входом узла 6 формирования регулирующего импульса и с одним из входов блока 17 управления, другой вход которого соединен с первым ныходом уз- 15 ла 6 формирования регулирующего импульса, первый выход — с третьим входом узла 6, запоминающий узел 8 сОединен первым входом с первым выходом узла 5 усреднения, а вторым с первым выходом учла 6 формирования регулирующего импульса, узел 9 срлннения соединен входами с первым выходом узла 5 усреднения и выходом

25 запоминающего узла 8, а выходом через узел 10 сравнения с одним из входов делителя 11, другой вход которого соединен с выходом запоминающего узла 8, выход делителя 11 через функциональный преобразователь 12 связан с одним из входов умножителя 13, другой вход которого связан с выходом запоминающего узла 16 и четвертым входом узла 6 формирования регули. рующего импульса, запоминующий узел 35

14 связан входами с выходом умнсжителя 13 и вторым выходом блока 17 управления, а вь|ходом через коммутл— тор 15 — с одним из входов запоминающего узла 16, узел 18 определения на- 40 чала рулона входом связан с выходом импульсного датчика 1 скорости полосы, а выходом — с одним из нходон коммутатора 15 и с входом элемента

ИЛИ 19, другой вход которого связан 45 с третьим выходом блока 17 управления, а выход — с входом сумматора

22, второй вход которого является входом для подачи сигнала "Толщина полосы, а выход через функцHAHBJIb- 50 ный преобразователь 23 подключен к соответстнующему входу коммутатора

15, запоминающий узел 24 связан первым и вторым входами с выходом измерителя 20 длнления и первым выходом 55 узла 6 формирования регулирующего импульса соответственно, а выходом с первым входом узла 25 сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя 20 давления, а выход — через узел 26 сравнения с третьим выходом узла 6 формирования регулирующего импульса, выход соедис одним из входов делителя 27, второй вход которого соединен с выходом делителя 21, а выход — с вторым входом узла 10 сравнения.

Узел 6 формирования регулирующего импульса (фиг. 2) состоит из узла 28 сравнения, ключа 29, релейного усилителя 30 с зоной нечувствительности, ключей 31 и 32, формирователя 33 сброса (например, одновибратора), блокл 34 вычисления перемещения нажимных винтов (например, интегратора) и умножителя 35.

Блок 17 управления может быть ныполнен, например, на основе последовлтельно включенных RS-триггера и двух одновибраторов, причем R- u Sвходы триггера являются входами устройствл, а выходы триггера и одновибрлторов — первым, вторым и третьим выходами устройства.

В качестве узла 18 определения начала рулона могут быть использованы последовательно включенные частотомер и компаратор, построенные, например, на основе микросхем КР1108

ППI и К554САЗ, причем вход частотомера является входом узла 18, а выход компаратора — выходом. Один иэ нходон компаратора соединен с выходом члстотомера, на другой подается опорное напряжение.

Система работает следующим образом.

Сигналы с импульсных датчиков 1 и 2 скорости полосы (фиг. I) поступают на вход измерителя 3 относительного обжатия, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный относительному обжатию полосы. Этот сигнал в узле 4 сраннения сравнивается с сигналом задания отчосительного обжатия. Сигнал рассогласонания по обжатию поступает с выхода узла 4 сраннения íà первый вход узла 5 усреднения:. На первом выходе узла 5 формируется сигнал б1, попорциональный среднему значению рассогласования по обжатию ча постоянный путь полосы, вычисляемый по числу импульсон, поступивших с импульсного датчика 1 скорости полосы, на второй вход узла 5 усреднения.!

502147

После окончания перемещения нажимных устройств сигналом, поступающим с второго выхода узла Ь на третий вход узла 5 усреднения, производится установка узла 5 в исходное сос 30 тояние.

Длительность регулирующего импульса определеяется усредненным рассогласованием по обжатию и установленным коэффициентом модели, посту 35 паюшим на четвертый вход узла 6 формирования регулирующего импульса с выхода запоминающего узла 16.

Измеритель 20, делитель 21, сумматор 22, преобразователь 23 пред- 40 назначены для параметрического выЖГ числения коэффициента— а

Связь между давлением в клети и обжатием при дрессировке носит стег 45 пенной характер с показателем, практически не зависящим от свойств прскатываемой полосы. Исход из этод р го частная производная, проP порциональна отношению вЂ, поэволя1 ет определить величину

3d Р— К + Н, 55 где К вЂ” коэффициет, зависящий от параметров клети стана.

При достижении пути, равного пути усреднения, на втором выходе узла 5 усреднения формируется сигнал, разрешающий формирование регулирующего импульса. Сигнал усредненного рассогласования поступает на первый вход узла 6 формирования регулирующего импульса, где при превышении этим сигналом установленной зоны не- 10 чувствительности и при наличии разрешающего сигнала, поступающего с второго выхода узла 5 усреднения, а также при отсутствии запрещающего сигнала, поступающего с первого вы- 15 хода блока 16 управления, формируется регулирующий импульс.

Регулирующий импульс воздействует на систему 7 управления приводом нажимных винтов, которые при этом перемещаются в сторону уменьшения рассогласования. Сигнал на первом выходе узла 5 усреднения во время действия регулирующего импульса остается постоянным.

dd

Для вычисления коэффициента используется сигнал измеренного обжатия, что позволяет определить коэффициент до включения регулятора, так как примерное равенство заданного и измеренного обжатия достигается только при работе регулятора.

Функциональный преобразователь

23, имеющий гиперболическую характеристику, преобразует коэффициент

Эс1 3, в обратный ему к о эффи циен т

Э

В начале прокатки рулона, при разгоне стана увеличивается частота на выходе датчика 1, при этом выходной сигнал частотомера в узле 18 достигает уровня срабатывания компарат=— ра, равного опорному напряжению. Сиг— налом с выхода узла 18 определения начала рулона коммутатор 15 подключает выход функционального преобразователя 23 к выходу запоминающего узла 16 и через элемент ИЛИ 19 воздействует на запоминающий узел 16, переводя его в состояние записи. Параметрически вычисленный коэффициент, записанный в запоминающий узел 16, является исходным коэффициентом модели.

По результатам отработки возникающих рассогласований регулятором производится корректировка коэффициента модели. После окончания начального участка прокатываемого рулона сигна- лом с выхода узла 18 переключается коммутатор 15, и на вход запоминающего узла 16 поступаез откорректиро- ванный Коэффициент модели.

Корректировка коэффициента модели производится на элементах следующим образом.

При отработке в i-м цикле рассог ласования QV нажимные винты перец мешаются на расстояние h d, равное

Ьй ьу, (2)

Км

При этом изменение реал но о обжатия ня полосе опр деляется суммой изменений обжатия, вызванных регулирующими и воэмущ;-:ющими воздействиями.

Изменение обжатия, вызванное регулирующим воздействием, определяется истинным коэффициентом стана К, 11 f рог 4 1 ст

1502147 тава или нарушениями технологии отжига и являются относительно мед- 5 ленными, а следовательно, практически не вызывают изменения обжатия

15

P- К,ДЙ

35 (5) Суммарное изменение обжатия определяется иэ формул, (3,4,5)

Ц, -Д ;+, - hdK" + Д Д ° (6) 0

Р

Иэ соотношения формул . (3) и (6) получаем

ДР— K;hd

Kcr

Км. (7) Управление запоминающими узлами

14 и 16 производится при помощи блока 17 управления.

По окончании i+1 цикла усреднения на втором выходе узла 5 усреднения формируется сигHал, воздействующий

55 на блок 17 управления, на втором и третьем выходах которого последовательно появляются сигналы, переводящие запоминающие узлы !4 (непосредИзменения жесткости полосы вызываются изменениями химического сосза время отработки рассогласования и последующего измерения и усреднения. Основным возмущающим воздействием в этом случае можно считать изменение входной толщины, что позволяет возникшее в результате изменение обжатия Д 1 „ определить исходя из изменения давления в клети ДР.

Изменение давленрря в клети, воз- никшее в результате регулирования, может быть вычислено как произведение модуля упругости клети К; на величину перемещения нажимных винтов Ь d.

Изменение давления, вызванное изменением входной толщины с учетом того, что жесткость полосы 0) К;

ДР...„- ДР— К; Дй. (4) С учетом того, что производная

3Р P а — пропорциональна —, изменение

II обжатия, вызванное этим возмущением, равно

Во время формирования регулирующего импульса узлом 6 запоминающие узлы 8 и 24 переводятся в режим записи и в них записываются значения усредненного рассогласования Д ; и давления, существующие до начала отработки рассогласования. Блок 17 управления в зто время переводится в режим готовности.

После окончания регулирующего импульса и последующего цикла измерения и усреднения на первом выходе узла 5 усреднения формируется сигнал Д II,,+,, Сигнал Д ; и д,, сравниваются в узле 9 сравнения. Из полученной разности Д, — Д,, в узле 10 сравнения вычитается изменение обжатия, вызванное изменением входной толщины Ьfrraq, вычисленное в соответствии с формулой (5) на элементах 24-27.

Изменение давления g P вычисляется в узле 25 сравнения, как разность давлений в i и i+1 измерениях. В узле 26 сравнения происходит вычитание из сигнала P сигнала, пропорционального перемещению нажимных винтов 3 d, формируемого на третьем выходе узла 6(выход блока 34 вычисления перемещения нажимных винтов на фиг. 2) .

В делителе 27 производится деление выходного сигнала узла 26 сравнения на величину Р/2t.

Сигналы Д(и Д ; — Д а з поступают на входы делителя 11, на выходе которого формируется отношение коэффициентов стана и модели ст/ М

Сигнал К,./К,„; в функциональном преобразователе 12 преобразуется в

Км

К где К вЂ” промежуточм 1+ м, ный коэффициент между К, и К „ что позволяет в процессе адаптации приближаться к К асимптотически.

Коэффициент модели К, записанный в -м цикле в запоминающий узел 16, умножается в умножичеле 13

Км, на сигнал — и- — и стксрректираКм ванный коэффициент К ° „записывается в запоминающий узел 14, а затем переписывается в запоминающий узел

16.

1502147

40 ственно) и 16 (через элемент ИЛИ

19) в состояние записи. На время формирования этих сигналов на первом выходе блока 17 управления формируется;.игнал, запрещающий на время

5 записи формирование регулирующего импульса.

Таким образом, коэффициент модели первоначально определяется параметьически, а затем корректируется с учетом изменений входной толщины.

Предлагаемое изобретение позволяет точно отрабатывать возникшее рассогласование за один регулирующий импульс, практичнски на всей прокатываемой полосе и, следовательно, по сравнению с известными системами регулирования относительного обжатия полосы обладает более высокими быстродействием и точностью, что в конечном итоге приводит к повьппению качества полосы. формула и з о б р е т е н и я

Система автоматического управления относительным обжатием прокатываемой полосы, содержащая импульсные датчики скорости полосы, соединенный с ними измеритель обжатия, выход которого через первь!й узел сравнения

30 соединен с первым входом узла усреднения, второй вход которого соединен с выходом первого импульсного дат- чика, первый выход узла усреднения, подсоединен к первым входам первого запоминающего узла, второго узла

35 сравнения и узла формирования регулирующего импульса, соединенного первым выходом с входом системы управления нажимными винтами, с нторым входом первого запоминающего узла и с первым входом блока управления, вторым выходом — с третьим входом узла усреднения, второй выход которого соединен с вторым входом узла формирования регулирующего

45 импульса и с вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с третьим входом узла формирования регулирующего импульса, первый вход первого делителя соединен с нторым входом второго узла сравнения и с выходом первого запоминающего узла, а выход через функциональный преобразователь соединен с первым входом умножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего запоминающего узла и четвертым входом узла форм..рования регулирующего импульса, а выход умножителя соедин и с первым входом второго э;помппающего узла, второй вход которого cnc— динен с вторым выходом блока упран— ления, второй вход первого узла сравнения является входом задания обж»тия, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества полосы эа счет увеличения быстродействия и точности регулирования, она дополнительно содержит коммутатор, узел определения начала рулона, элемент

ИЛИ, измеритель давления, в то рой и третий делйт ели, сумматор, второй функциональный преобразователь, ч твартый запоминающий узел, третий, четвертый и пятый узлы сравнения, причем первый вход третьего узла сравнения соединен с выходом второго узла сраннения, второй вход — с выходом второго делителя, выход — с вторым входом первого делителя, первый вход второго делителя соединен с выходом четвертого узла сравнения, первый вход которого соединен с третьим выходом узла формирования ре гулирук ше го импульса, второй — с выходом пятого узла сравнения, первый вход которого соединен с ныходом четвертогo запоминающего узла, первый вход второго сое. динен с первым выходом узла формирования регулирующего импульса, второй вход соединен с вторым входом пятого узла сравнения, с выходом измерителя давления и с первым входом третьего делителя, второй вход которого соединен с выходом измерителя обжатия, а выход — с вторым входом второго делителя и с первым входом сумматора, второй вход которого является входом для подачи сигнала Толщина полосы", а выход сумматора через второй функциональный преобраэонатель соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго запоминающего узла, выход — с первым входом третьего запоминающего узла, третий вход коммутатора соединен с вь ходом узла определения начал» рулона, вход которого соединен с выходом первого импульсного датчика скорости полосы, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом узла определения начала рулона, второй вход соединен с третьим выходом блока управления, а выход — с вторым входом третьего запоминающего узла.

1502!47

Составитель А, Абросимов

Редактр С. Патрушева Техред N,Äèäûê Корректор Т. .ллеп

Заказ 5002/ll Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101