Способ адаптивного управления станом холодной прокатки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области автоматизации станов холодной прокатки, в частности к автоматическому регулированию толщины полосы. Цель изобретения - повышение точности регулирования толщины полосы при прокатке широкого сортамента материалов в различных технологических режимах. При прокатке полосы производят автоматическое регулирование ее толщины (Т) с помощью регулятора 12 по возмущению и регуляторов 13 и 14 по отклонению. При этом периодически запоминают в блоке 17 дискретные значения Т, измеренные датчиком 6 на входе клети 1, и измеряют перемещение полос перед клетью с помощью датчика 9 и измерителя 15 длины. В моменты времени, когда дискретные участки полосы оказываются в валках клети, измеряют натяжения полосы датчиками 7 и 8, положение нажимного устройства и давление жидкости в устройстве распора измерителями 16 и 11, выходную Т полосы косвенным измерителем 10. Затем эти величины (включая запомненную входную Т), характеризующие одно сечение полосы, подают через коммутатор 18 в вычислительный блок 19, в котором определяются коэффициенты передачи клети с помощью одного из алгоритмов оценивания, например рекурентного метода наименьших квадратов. По этим оценках блоков 20 и 21 настройки перестраивают регуляторы 12 и 13, обеспечивая оптимальные регулирующие воздействия на Т. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ои)Я0ии и 54

А1 (51)5 В 21 В 37/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.1НТ СССР (21) 4338349/23-02 (22) 08.12.87 (46) 07.02.90. Бюл, Ф 5 (71) Проектно-конструкторский институт "Уралпроектмонтажавтоматика" (72) Ю.Д.Железнов, Л.А. Кузнецов, А.Д.Гройсман и Ю.Б.Хасдан (53) 621./7!.01(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 356004, кл. В 21 В 37/02, 1970.

Авторское свидетельство СССР

9 768511, кл, В 21 В 37/02, 1980. (54) СПОСОБ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

СТАНОМ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУНЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматизации станов холодной прокатки, в частности к автоматическому регулированию толщины полосы. Цель изобретения — повыщение точности регулирования толщины полосы при прокатке щирокого сортамента материалов в различных технологических режимах.

При прокатке полосы производят автоматическое регулирование ее толщины (Т) с помо.п:ю регулятора 12 по воз2 мущению и регуляторов 13 и 14 по отклонению. При этом периодически запоминают в блоке 17 дискретные значения

Т, измеренные датчиком 6 на входе клети 1, и измеряют перемещение полос перед клетью с помощью датчика 9 и измерителя 1 5 длины. В моменты времени, когда дискретные участки полосы оказываются в валках клети, измеряют натяжения полосы датчиками 7 и

8, положение нажимного устройства и давление жидкости в устройстве распора измерителями 16 и 11, выходную Т полосы косвенным измерителем 10. Затем эти величины (включая запомненную входи в Т), характеризующие одно сече- ние полосы, подают через коммутатор

18 в вычислительный блок 19, в котором определяются коэффициенты передали клети е ломоиью одного ие елгоритмов оценивания, например рекуррентного метода наименьших квадратов. По этим оценках блоков 20 и 21 настройки перестраивают регуляторы 12 и 13, обеспечивая оптимальные регулирующие воздействия на Т. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1540883

Вычислительный блок )9 реализует алгоритм вычисления коэффициентов пеИзобретение относится к автоматизации станов холодной прокатки, в частности к способам и системам автоматического регулирования толщины полосы»

Цейью изобретения является повышение точности регулирования толщины полосы при прокатке широкого сортамента материалов в различных техно- lp логических режимах, На фиг.l изображена структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — регулятор толщины по возмущению и первый регулятор 15 толщины по отклонению; на фиг.3 блок управления; на фиг.4 — вычислительный блок; на фиг.5 — первый блок настройки параметров; на фиг.6— второй блок настройки параметров; 2р на фиг.7 — второй регулятор толщины по отклонению; на фиг.8 — запоминающий блок; на фиг.9 — контур регулирования по возмущению.

Клеть 1 стана холодной прокатки 25 полосы (фиг,)) снабжена нажимным устройством 2 с блоком 3 управления и устройством 4 распора клети с регулятором 5 давления жидкости. На стане установлены датчик 6 толщины полосы 30 на входе клети, датчики 7 и 8 натяжения .полосы соответственно на входе и выходе из клети, импульсный датчик

9 длины полосы на входе клети, косвенный измеритель !О толщины полосы на выходе клети, основанный, например, на методе Симса-Головина, и измеритель 11 давления, жидкости в цилиндрах гидрораспора клети. Регулирующие воздействия формируются с помощью pery- 4p лятора 12 толщины по возмущению и регуляторов 13 и 14 толщины по отклонению любого известного типа, управляюц|их нажимным устройством и устройством распора клети. Кроме того, устройство автоматического регулирования толщины содержит измеритель

15 длины полосы на входе клети, основанный на подсчете импульсов датчика 9, измеритель 16 положения нажимного устройства любого известного типа, запоминающее устройство 17, коммутатор 18, вычислительный блок 19, например микро-3ВМ, и блоки 20 и

21 настройки параметров регуляторов толщины, редачи объекта управления (клети стана), например по формулам (I ) — (8) .

К, (Н 1= К (n- l ) + (7. В .. (п) х; (и ) ) °

5 (у(п) - .Е х (n) К„)п-1) ), к=», Сп) В„, „

В - ) и 3 В " Гп- и - --)--- — -----—

1;; г

С (п) где i=1,5, j=l 5; (2) из клети;

С Pn)= 1 +,> х; (и) В„.; Cn); (3) (=ю

В„; 5n)= .> В,; п-))х.(п), (4) где i-=1,,5;

5 хВ; ) п)= ) x; (n)B,. Cn-l ), (5)

1 1 где j=1,5.

Начальные условия для вычислений

В. LO)= 10 при i=j (6)

В;.СО)= О при iP (7)

К; (0)= О при i=),5, (8) где п — порядковый номер шага измерения (дискретное время) 1

К,gn ) — коэффициенты передачи клети стана по различным каналам, определяемым на и-м шаге;

К =К вЂ” по каналу входной разнои толщинности

К =K — по каналу положения нажимного устройства;

К =K — по каналу давления жидкосз ) ти в цилиндрах устройства распора клети;

К =K — по каналу натяжения полосы т, на входе клети;

К =К вЂ” по каналу натяжения полосы, т, на выходе клети;

K.fn-1) — те же коэффициенты, опре1 деляемые на (n-1)-м шаге; х.)п )- измеряемые на п-м шаге

1 входы клети; х — толщина полосы на входе

1 в клеть; х — положение нажимного устройт ства; х — давление жидкости в цилинд3 рах устройства распора клети; х — натяжение полосы на входе

4 клети; х — натяжение полосы на выходе

5 клети; у (и ) — измеряемая íà и-м шаге толщина полосы на выходе умножения сигналов, Блок 3 управления (фиг.3) содержит последовательно соединенные сумматор 24, преобразователь 25 напряжения в частоту, формирователь 26 многофазной импульсной последовательности, усилитель 27 мощности. Входы сумматора 24 соединены с выходами регу55

5 154088

В;1 (n) C(n), xB>(n), B„; (nl- проме- . жуточные величины, вычисляемые на п-м шаге;

i 1,5; j=1,5 — обозначения последовательного перебора значений индексов 1,,1 от 1 до 5;

Т вЂ” знак транспонирования.

Блоки 20 и 21 настройки параметров реализуют алгоритм вычисления необходимых параметров настройки (коэффициентов передачи) К регуляторов 12 и 13 толщины, например по формулам (9) и (10)

Kh 1

К (9) 15 к к н1КА где К1,, Кэ — коэффициенты передачи клети стана по каналам входной разнотолщинности и перемещения нажим- 20 ного устройства;

Кя,Kд . — коэффициенты передачи нажимного устройства и датчика толщины и формируют управляющие сигналы пере- 25 настройки регуляторов 12 и 1 3.

Регуляторы 12 и 13 имеют дополнительные вторые входы, соединенные с выходами блоков 20 и 21 настройки параметров регуляторов. 30

Регулятор 12 толщины по возмущению и первый регулятор 13 толщины по отклонению (фиг.2) содержат блоки

23 формирования закона регулирования и дополнительно введенные блоки

22 умножения, первые входы которых соединены соответственно с первыми входами регуляторов 12 и 13, а вторые входы соединены с дополнительными вторыми входами регуляторов 12 и 13 40 соответственно. Выходы блоков 22 ум-. ножения соединены соответственно с входами блоков 23 формирования закона регулирования.

Блоки 23 формирования законов ре- 45 гулирования обоих регуляторов 12 и

13 могут быть выполнены по известным в технике автоматического регулирования схемам, Блоки 22 умножения могут быть выполнены по любым известным схемам

3 6 ляторов 1 2 и 14. Нажимное устройство

2 на своем входе имеет шаговый двигатель 28, механически связанный с управляющим золотником 29. Выход усилителя 27 соединен со входом шагового двигателя 28.

Блок 3 управления работает следующим образом. Выходные напряжения регуляторов 12 и 14 поступают на вход сумматора 24 и суммируются им. Выходное напряжение сумматора 24 поступает на вход преобразователя 25 напряжения в частоту.. На его выходе формируется последовательность импульсов, частота которых пропорциональна входному напряжению. Эта последовательность импульсов поступает на вход формирователя 26 многофазной импульсной последовательности, на выходе которого формируется многофазная им" пульсная последовательность, причем частота каждой составляющей равна входной частоте, а сдвиг фазы между соседними составляющими равен определенной величине (например, п/4 при восьмифазной последовательности).

Затем выходное импульсное многофаэное напряжение усиливается по мощности усилителем 27 мощности и поступает на управляющие обмотки шагового двигателя 28. При наличии управляющих импульсов на обмотках шагового двигателя ротор его приходит во вращение, которое с помощью механической связи (например, редуктора) перемещает управляющий золотник. Перемещение золотника вызывает равное ему перемещение поршня цилиндра нажимного устройства 2.

Вычислительный блок 19 (фиг.4) состоит из микропроцессора 30, оперативного 31 и постоянного 32 запоминающих устройств, устройства 33 вводавывода. Указанные устройства соединены между собой магистралью. Входы устройства 33 соединены со входами

Вх ° 1 и Вх.2 блока 19, а выход устройства 33 ввода — вывода соединен с выходом блока 19.

В устройстве 32 (ПЗУ) записана программа вычислений, реализующая формулы (1) — (8). Вычисления осуществляются в микропроцессоре 30, а в устройстве 31 (ОЗУ) хранятся промежуточные результаты обработки. Устройство 33 осуществляет. ввод сигналов х х, х>, х ° х, у со В».1, сигналов дискретизации со Вх.2 и преобрается импульс.

Блок 17 (Фиг.8) может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 42 и нескольких регистров 43-45, число которых равно числу дискретных отрезков, укладывающихся в отрезок длины между датчиками 6 и осью клети 1. Вход

Вх,l блока 17 соединен с основным входом AIJII, вход Вх ° 2 — с управляющим входом АЦП и входами перезаписи всех

7 154088 зования всех сигналов в коды блока 9, а также стыковку с магистралью. Таким образом, блок 19 представляет со- бой микро-ЭВМ, которая вычисляет з, ачения оэфф циентов передачи клети 5 стана в соответствии с программой, реализующей указанные формулы (1)(8). Для реализации блока l9 может быть использована, например, микроЭВИ н Электроникà С5-2111".

1f 1О

Первый блок 20 настройки параметров (Фиг.5) состоит из соединенных последовательно селектора 34, блока

35 деления и масштабирующего блока !

Зб. Вход селектора 34 соединен со входом первого блока 20 настройки параметров; а выход блока 36 — с выходом блока 20.

Блок 20 производит вычисление требуемого коэффициента передачи регулятора толщины по возмущению К рв по

Формуле (9) и работает следующим образом. На вход блока 20 с выхода блока 19 поступает сигнал, несущий информацию о текущих значениях коэффициентов передачи клети. Селектор

34 выделяет из входного сигнала инФормацию о коэффициентах К, и К и подает соответствующие два сигнала 30 на блок 35 деления, выполяющий oneКа рацию — — . С выхода блока 35 сиг5 нал поступает на вход блока 36, выполняющий операцию масштабирования, т.е. умножения на постоянный коэффи1 циент, равный — — —,— — . С блока 36

К ну! - я на выход блока 20 поступает сигнал, несущий информацию о коэФфициенте 40 передачи регулятора 12 толщины по возмущению К .

Второй блок 21 настройки параметров состоит из последовательно соединенных селектора 37, блока 38 (фиг.6) 45 деления и масштабирующего блока 39.

Вход селектора 37 соединен со вводом блока 21, а выход блока 41 — с выходом блока 21.

Блок 21 производит вычисление требуемого коэффициента передачи первого регулятора толщины по отклонению

К по формуле (10) и работает следующим образом, На вход блока 21 с выхода блока 1 9 поступает сигн1 не- 55 сущий информацию о текущих значениях коэффициентов передачи клети. Селектор 37 выделяет из входного сигнала информацию о коэффициенте К и подает соответствующий сигнал на блок 38 деления, выполняющий операцию

С выхода блока 38 сигнал поступаКр ет на блок 39, выполняющий масштабирование, т.е. умножение на постоянный

К коэффициент — — — -- . С блока 39 на

Кн- К УЕ выход блока 21 поступает сигнал, несущий информацию о коэффициенте передачи регулятора толщины по отклонеHHtO K p()

1 Ко

Y (! О)

KP К „КУР где К вЂ” коэфФициент передачи клети

Р стана по каналу распора;

К F: — коэффициенты передачи косИ7 У венного измерителя толщины и устройства распора клети;

КО- предельное значение общего коэффициента передачи контура регулирования, выбираемое из условия оптимального переходного процесса.

Второй регулятор !4 толщины по отклонению (фиг.7) состоит из релейного трехпозиционного блока 40 и блока 41 формирования закона регулирования, соединенных последовательно. Вход блока 40 соединен со входом регулятора

14, выход блока 4l соединен с выходом регулятора 14.

Блок 40 имеет трехпозиционную релейную характеристику с зоной нечувствительности, границы которой соответствуют верхнему и нижнему пределам давления жидкости в цилиндрах устройства 4 распора клети. Блок 41 формирует закон регулирования, например, пропорциональный (в простейшем случае).

Измеритель 15 длины представляет собой счетчик импульсов определенной емкости. На его вход поступают импульсы от датчика 9, При переполнении счетчика на его выходе появля20

9

154088 регистров памяти, AUII 42 преобразует аналоговый сигнал датчика 6 толщины, поступающий на Вх.! блока 17, в цифроной код, который заносится в первый регистр 43 памяти. Блок 17 рабо5 тает по тактам, задаваемым на Вх.2 импульсами измерителя 15 длины, по.ступающими синхронно с перемещением полосы на дискретную величину 20 см (длина отрезка 20 см указана условно, эта величина выбирается из условия необходимой точности дискретизации по длине толщины полосы, измеряемой датчиком 6) ° На каждом такте происходит преобразование толщины в код и перезапись кодов последовательно из одного регистра памяти в соседний. При этом из последнего регистра

45 цепочки код поступает на выход запоминающего блока 17. Этот код соответствует толщине участка полосы, входящего в данный момент в валки клети.

Коммутатор 18 может быть выполнен, 25 например, на двух интегральных микросхемах К561КТЗ. Каждая из микросхем представляет собой четыре переключателя ° На нервун> микросхему подключается четь>ре входных сигнала коммута- 30 тора 18, на вторую микросхему остальные два входных си> нала.

Управляк>щий нход коммутатора 18 соединен с управля>оцими входами обеих микросхем, С приходом от измерителя

15 длины сигнала на управляющий вход коммутатора 18 все его переключатели одновременно вклк>чак>тся и подают все шесть входных сигналов на выход коммутатора )8, 4Q

Рассматривается работа предложенного способа и устройства для автоматического регулирования толщины полосы.

При прокатке полосы ее входная толщина (перед клетью 1) замеряется датчиком- 6, по сигналу которого регулятор 12 выдает управляющий сигнал на блок 3 и нажимное устройство 2, компенсирующее отклонения 50 входной толц>ины полосы. Отклонения выходной толщины полосы по сигналам косвенного измерителя 10 обрабатываются регулятором 13, подающим управляющий сигнал на регулятор 5 давления и устройство распора клети.

При достижении верхнего или нижнего пределов давления жидкости в цилиндрах устройства распора по сигналу

3 10 измерителя 11 давления включается регулятор 14, подающий управляющий сигнал на блок 3 и нажимнае устройство 2. В процессе устранения отклонений выходной толщины полосы от заданного значения, благодаря продолжающей действовать связи регулятора

l3 с регулятором 5 и устройством 4, давление жидкости в цилиндрах устройства 4 будет изменяться, возвращаясь в среднюю часть рабочего диапазона, Перед началом прокатки настроечные параметры регуляторов 1 2 и 1 3 толц>ины полосы устанавливают по ориентировочным, предварительно рассчитанным значениям коэффициентов передачи клети стана. С началом прокатки с помощью блока 17 периодически запоминают мгновеннне значения толщины полосы, измеренные датчиком 6 на входе клети. Период измерения и запоминания мгновенных значений толщины определяется перемещением полосы на равные дискретные интервалы длины (например, на 20 см), определяемые измерителем 15, Другие измеренные величины — положение нажимного устройства, давление жидкости в цилиндрах устройства распора клети, натяжения полосы на входе и выходе клети, толщина полосы на выходе клети без транс" портного запаздывания подаются на вход коммутатора )8, но не проходят на его выход и далее на вход вычислительного блока 19. В те моменты времени, когда полоса переместится на величину, равную расстоянию от оси входного датчика толщины 6 до оси клети, и соответствующие точки полосы, толщина которых занесена в запоминаюций блок 17 окажутся на входе в клеть (это определяется в блоке 17 по сигналам измерителя 15), на выходе блока 17 появляется сигнал толщины и открывается коммутатор 18, При этом все измеренные величины, соответствующие одному поперечному сечению прокатываемой полосы, поступают со входов на выход коммутатора

)8 и затем на вход вычислительного блока 19. Таким образом, блок 19 получает сигналы по шагам, т ° е, в дискретные моменты времени, соответствующие перемещению полосы на определенные дчскретные интервалы длины (например, на 20 см), На основании получаемой информации вычислительный блок 19 осу1540883

20 ществляет пошаговое вычисление коэффициентов передачи клети с использованием одного из известных адаптивных алгоритмов оценивания коэффициен5 тов передачи объекта, например рекуррентного метода наименьших квадраToEs по формулам (1)-(8), Порядок пользования этими формулами следующий: 10

1.По мере движения прокатываемой полосы через стан через равные дискретные интервалы длины полосы, задаваемые измерителем длины, производят измерения пяти входов клети х -х 15

1 (толщины на входе, положения нажимного устройства, давления жидкости в цилиндрах устройства распора, натя>кений на входе и выходе клети), а также толщины на выходе клети у.

Каждая такая группа измерений называется шагом измерений и имеет порядковый номер n(n=1,2,3...) °

2;По формулам (5) и (4) с использованием измеренных значений входов х -х и начальных условий (6) и (7) вычисляют величины хВ. и Вх (на каж1 1 дом шаге n) .

З,По формуле (3) с использованием измеренных входов х,-х и вычисленных 30 значений В „; вычисляют величину С (на каждом шаге и).

4,По формуле (2) с использованием вычисленных выше значений хВ, В„.и

3В Х1

С вычисляют величины В (на каждом

1) шаге n).

5,По Формуле (1) с использованием измеренных значений входов клети х,-х <, выхода клети у, вычисленных выше значений В -. и начальных усло- 40

1J вий (8) вычисляют величины К., т.е.

1 коэффициенты передачи клети стана (на каждом шаге п).

Вычисленные величины коэффициентов передачи клети К,=К> К =К s и К =К 45 подставляют в Формулы (9) и (10) и вычисляют значения коэффициентов передачи регулятора толщины по возмущению К и регулятора толщины по отклонению К ° По вычисленным

po значениям перенастраивают эти регуляторы. На каждом шаге вычисления коэффициентов происходит уточнение оценок, полученных на предыдущем шаге, что позволяет достигнууь необ- 55 ходимой точности вычисления.

Определенные в блоке 19 величины коэффициентов передачи клети подаются в блоки 20 и 21, которые автоматически перенастраивают регуляторы

12 и 13 толщины, обеспечивая высокое качество их работы и высокое качество регулирования толщины полосы.

Перенастройка регуляторов 12 и

13 (фиг.2) производится следующим образом. На входе Вх.! каждого из регуляторов поступают сигналы отклонения толщины полосы. На входы Вх..2 каждого регулятора от блоков 20 и 21 поступает в.виде соответствующих сигналов информация о параметрах настройки (коэффициентах передачи) регуляторов 12 и 13. Эти параметры настройки определяются на основании текущих значений коэффициентов передачи клети, которые вычислены в блоке 19, Определение параметров производится, например, по формулам (9) и (10).

В блоках 22 регуляторов происходит перемножение соответствующих входных сигналов отклонения толщины и коэффициентов передачи регуляторов. Результаты этого перемножения, в которых уже учтены параметры объекта управления (клети стана), поступают на блоки 23 формирования законов регулирования. Эти блоки, как в любых известных регуляторах, осуществляют динамическую коррекцию регулирования толщины, Таким образом, точность регулирования толщины существенно повышается, так как при смене прокатываемых материалов, типоразмеров полос и .режимов прокатки обеспечивается автоматическая перестройка параметров регуляторов толц1ины полосы, учитывающая изменение в широких пределах коэффициентов передачи клети стана, Структурная схема контура регулирования по возмуц1ению приведена на фиг,9. Передаточная функция регулятора толщины по возмущению получена следующим образом, На основании теории инвариантности и условия компенсации основного возмущения — входной разнотолщинности полосы уравнение контура регулирования по возмущению (фиг.8) можно записать в следующем виде л (Р) (e K>1+W (P)W q (P)K„,W«„(P) где Н,(Р), Н 1(Р) — изооражения по

Папласу входной и выходной разнотолщинностп полосы;

13

1 540883

K ),,Кз — коэффициенты передачи шагового привода и клети;

Я,(Р),И (Р), W ÄÐ) †. передаточные

Функции датчика толщины, регулятора по возмущению и нажимного устройства. 10

Из уравнения (1! ) следует условие абсолютной инвариантности выходной толщины полосы от входной разнотолщинности: е К1 + W>(P)Wps(Р)К„,Ы „„(Р)К =0 ° 15 (12)

Отсюда определяем передаточную функцию регулятора толщины по возмущению (! 4)

ЗО

-pl 20

)) (Р)

K ш Кз WÀ(P)WÃí (P) (13)

Передаточные Функции датчика тол— щины и гидравлического нажимного устройства, представленные в ниде

25 инерционных звень ев перво го порядка, имеют вид

Кд 1

И (Р) ------ " W (Р) =

Т P+) Я т „P+)

Подставив (14) в (! 3) получим

Ъ (Р) = — — — ----- е (Т Р+1) (Т „„Р+1)

К Коз (15)

Из выражения (15) видно, что для получения передаточной функции pery- 35 лятора толщины по возмущению необходимо реализовать два идеальных дифференцирующих звена. Это связано со значительными техническими трудностями и, кроме того, приводит к подчеркиванию (усилению) высокочастотных шумов. Поэтому преобразуем выражение (15), используя разложение тр

Функции е Г в ряд Маклорена с сохранением первых двух членов ряда

eòÐ )+Т

В этом случае выражение (15) принимает следующий вид л .ц 4 Я

После некоторых преобразований и с учетом обозначений

К = — — -- — = T +

К (17)

Ps KK К. > Y -Д Гн

А -3 получаем передаточную функцию регу- 55 лятора толщины по возмущению р(ч) -p"es

Wp (P) = Кдье = К- рве где рв = " ° (! 8) Таким образом, регулятор 12 должен содержать блок умножения сигнала датчика 6 толщины на коэффициент

Кр,, зависящий согласно (17) от переменных коэффициентов передачи клети

К ),и К . С этой целью в регулятор !

2 введен блок 22 умножения (Фиг.2).

Сигнал, несущий информацию о коэффициенте К р поступает из блока 20.

Второй составной частью регулятора

12 должен быть блок 23 формирования закона регулирования, Согласно формуле (18) это должно быть устройство переменного запаздывания, формирующее сигнал с упреждением Е„ .

Передаточная функция регулятора

13 толщины по отклонению получена по известной методике выбора оптимального закона регулирования по отклонению для инерционных объектов управления °

Однако в известных и общепринятых способах и устройствах управления предполагается, что параметры объекта управления (коэффициенты передачи клети стана по различным каналам) являются постоянными, заранее известными и поддающимися предварительному расчету или экспериментальному определению. Соответственно и параметры настройки регуляторов по возмущению и по отклонению (K и Кр,) определяют и выбирают з»ранее. !

B процессе экспериментальных и теоретических исследований выявлено, что коэффициенты передачи клети стана по различным каналам постоянно изменяются в процессе работы стана.

В различных режимах прокатки, смене материала и сортамента полос они могут изменяться в 5-8 раз. При этом изменения коэффициентов передачи клети не могут быть предсказаны заранее из-за наличия множества неконтролируемых возмущений. Следовательно, перед началом прокатки не могут быть определены и установлены оптимальные параметры настройки регуляторов, обеспечивающие наилучшее качество регулирования толщины полосы, Это приводит к низкой точности регулирования.

Применение изобретения позволяет решить задачу повьш ения точности регулирования толщины полосы за счет получения и использования оперативной информации об изменяющихся пар»15

30 Использование предлагаемого способа адаптивного управления станом холодной прокатки обеспечивает по сравнения> с известным следуюцие преимущества", повышение точности регулирования толщины полосы на 25-307 при прокатке широкого сорта >ента материалов в различных технологических режимах, что особенно важно для современных реверсивных станов холодной про— катки, на которых ведут обработку больного количества типоразмеров полосы пз различных материалов, при этом увеличивается на 1-27. выход годного металла; уctðeíåíèe необходимости ручной перестройки регуляторов толщины при переходе на новый типоразмер, голосы, другой материал или режим прокатки, что облегчает работу обслуживающего персонала стана (операторов) и повышает производительность труда и оборудования стана на

2-ЗЕ за счет искл> >ения вреMeни н перестройку регулятоpоn+

154088 метрах объекта управления — клети стана. . Второй регулятор 14 толщины по отклонению в составе системы регулиро5 вания работает следующим образом.

При сравнительно небольших отклонениях выходной толщины полосы (фиг.1) первый регулятор 13 устраняет их путем изменения давления жид- )ð кости в цилиндрах устройства 4. В этом случае изменения давления не превышают верхнего и нижнего пределов, а величина входного сигнала регулятора 14 находится в зоне не. чувствительности блока 40 (фиг.7)..

При больших отклонениях выходной толщины полосы давление в цилиндрах устройства 4 достигает одного из пределов, входной сигнал регулятора 20

)4 выходит из зоны нечувствительности блока 40. В результате срабатывает релейный элемент, на выходе блока

40 и соответственно на выходе устройства 41 и регулятора )4 появляется 25 сигнал, который вызывает перемещение нажимного устройства и устранение отклонения выходной толщины.

При уменьшении этого отклонения первый регулятор толщины 13 через регулятор 5 изменяет давление е ци— линдрах устройства 4. Соответственно изменяется входной сигнал второго регулятора )4. Когда этот сигнал вновь войдет в зону нечувствительности блока 40, выходной сигнал второго регулятора 14 становится равным нулю, и перемещение нажимного устройства прекращается °

Регулятор 14 играет существенную 4О роль в устройстве, повышая точность регулирования и расниряя его диапазон. Действительно, ири неточной начальной настройке раствора валков нажимным устройством появляется отклонение выходной толщины полосы, Начинает действовать первый регулятор )3 воздействующий на полосу через регулятор 5 давления и устройство 4 распора. Это устройство имеет весьма ограниченный диапазон воздействия на толщину полосы (не более 20-30 мкм), поэтому быстро выходит на один из пределов давления в цилиндрах расиорах клети. В этом случае, получая сиг- нал от измерителя 11.давления, срабатывает второй регулятор 14 и изменяет с помощью нажимного устройства неправильно установленный раствор

3 )6 валков, вводя его в необходимые пределы для поддержания заданного значения выходной толщины полосы. Таким образом, повышается точность регулирования толщины.

Аналогично действует второй регулятор 14 при появлении больших возмущений, влияющих на выходную толщину полосы. В этом случае также начинает действовать сначала первый регулятор

13, а при выходе давления жидкости в цилиндрах распора на верхний или нижний предел включается в работу второй регулятор 14, устраняющий появив- щееся большое отклонение толщины с помощью нажимного устройства.

Работа двух регуляторов 12 и 14 на общий регулирующий орган — нажимное устройство вполне закономерна, Действительно, регулятор 12 устраняет только одно контролируемое возмущение — входную разнотолщинность полосы, измеряемую датчиком 6 толщины.

Все остальные виды возмущений (температура полосы и элементов стана, изменения механических свойств полосы, скорость прокатки, коэффициент трения в очаге деформации, ксцентриситет валков и др.) устраняются регуляторами по отклонению. При этом выходные сигналы регуляторов )2 и 1 4 суммируются в блоке 3 управления (фиг.3) .

1.Способ адаптивного управления станом холодной прокатки, включающий измерение толщины полосы на входе и

5 выходе клети, запоминание на время перемещения полосы от датчика толщины до клети дискретных значений входной толщины и подачу регулирующих воздействий на исполнительные устройства стана в функции измеренных значений толщины полосы на входе и выходе клети. о т л и ч а.ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности регулирования толщины при прокатке широкого сортамента материалов в различных технологических режимах, дискретно измеряют положение нажимного устройства, давление жид- 20 кости в цилиндрах устройства распора клети, натяжение полосы на входе и выходе клети, измеряют толщины полосы на выходе клети без транспортного запаздывания косвенным способом, вы-- 25 числяют технологические коэффициенты передачи клети и в функции указанных коэффициентов передачи клети корректируют регулирующие воздействия на исполнительные устройства ° 30

2.устройство для адаптивного yr равления станом холодной прокатки, содержащее последовательно соединенные датчик TQJIIUHHH noJIocLI на входе в клеть и регулятор толщины по воэ35 мущению, пс следовательно соединенные косвенный измеритель выходной толщины полосы и первый регулятор толщины по отклонению, последовательно соединенные измеритель давления жидкости в цилиндрах гидрораспора клети и второй регулятор толщины по отклонению, причем выход регулятора толщины по возмущению соединен с первым входом блока управления на- 4 жимным устройством, выход первого регулятора толщины по отклонению соединен с входом регулятора давления жидкости в цилиндрах гидрораспора клети, а выход второго регулятора толщины по отклонению соединен. с вторым входом блока управления нажимным устройством, о т л и ч а ю—

50

17 154088

Формулаизобретения3 18 щ е е с я тем, что, с целью повьпйения точности регулирования толщины при прокатке широкого сортамента материалов в различных технологических режимах, оно снабжено импульсным датчиком длины полосы, двумя датчиками натяжения полосы соответственно на входе в клеть и.на ее выходе, измерителем длины полосы на входе в клеть, вход которого соединен с выходом импульсного датчика длины, запоминающим блоком, вход записи которого соединен с выходом датчика толщины полосы на входе в клеть, а управляющий вход соединен с выл одом измерителя длины полосы, измерителем положения нажимного устройства, коммутатором, информационные входы которого соединены с выходами sanoминающеI о блока, измерителя положения нажимного устройства, датчиков натяжения полосы на входе в клеть и на ее выходе, измерителя давления жидкости в цилиндрах гидрораспора клети и косвенного измерителя толщины полосы, а управляющий вход соединен с выходом измерителя длины, вычислительным блоком, информационный вход которого соединен с выходом коммутатора, а управляющий вход с выходом измерителя длины полосы, двумя блоками настройки параметров, входы которых соединены с выходом вычислительного блока, выход первого устройства настройки соединен с вторым входом регулятора толщины по возмущению, а выход второго блока настройки соединен с вторым входом первого регулятора толщины по отклонению.

3.устройство по п.2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в нем регуляторы толщины по отклонению и по возмущению, содержащие блоки формирования законов регулирования, снабжены блоками умножения, BYopí которых являются первыми и вторыми входами регуляторов, выходы блоков умножения соединены с входами блоков формирования закона регулирования, выходы которых являются выходами регуляторов.. )540883

1540883

1540883

Составитель Ю.Передерий

Техред Л,Олийнык Корректор В.Гирняк

Редактор Г.Гербер

Подписное

Тираж 406

Заказ 245

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"., r. Ужгород, ул. Гагарина, 101