Система автоматического регулирования продольной разнотолщинности полосового проката
Изобретение относится к системам автоматического регулирования толщины полосового проката при холодной и горячей прокатке на станах кв.-эрто. Цель изобретения - повышение точности регулирования продольной разното.пшлнности полосового проката. Л.пя з того используются оптимальные настройки регуляторов каналов регулирование, позволяющие минимизировать дисперсию разнотолщинности проката при учете4 ограничении на управления. ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИЛЛИСТИЧЕСНИX
РЕСПУБЛИК (51) 5 В 21 В 37/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИг1 и АЗiÃÎPCÈOÌ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! ОСУЛАРСТВЕНКЫЙ Н<ЦИТЕТ
Г<О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И QTHPHTHRM
ПРИ ГНИТ СССР (21) 4488с! 75 02 (22) 30,09.88 (46) 07 .0 1 .9 I. Бюл . Р 1 (71) Украинский заочный политехнический институт им. И.В,Соколова (72) E.È.)(óçíåïop (53) 621.771.23.62-52(088.8) (56) Авторское C âè;tåòeëüñòâe> СССР !
)> 737044, кп. В 2 ) В 3 7! 02, 1980. (54) С)!СТЕНА АВТ<))!АТ)!с)ВСХОГ0 РГГУЛИ—
Р08A%)÷ !!Р0))ОЛЫ)!)1 f>h3Å!<)Т<)!!!!!И!!!!0СТИ
) 10Лс)СОВ) 1ГГ! !1РО !(А ТА
Изобрегение î>носится к системам автомати-!еского регулирования толшины полосового проката при холодной и горячей прокатке на стан:x кварто.
Гель и:зобретения — повышение точности регулирования продольной разнотолщи!31!ости полосового проката.
На с)3иг. 1 предста !!лена блок-схема системы автоматическогo регулирования
ПРОДОЛЬНОЙ PPÇHOTOËØÈÍIIOÑTH ITOJIOCOD Система автоматическог и регулирования продольной разHoTол!!)иvHoсти проката (сл>иг. 1) содержит гидропилиндрь< 1 предварительного напряжения клети в подушках рабочих валков, рабочие полости которых гидравлически соединены с входом первого датчика 2 давления, гидроцилиндры 3 распора опорных валков в подушках опорных валêoâ,. рабочие полости которых гидравлически соединены с входом второго „„80„„16! 8477 (57) И=-обретение отнс.ситс f< к с пстемам автоматиче: когп рег Iftpoff»IIII т .лщины полосового проката при холодной и I-орячей прокатке на станах кварто. Пель изобретения — повьш<е!ше то Iffnc— тн регулирования продольной )3;I stfoToff— ш>инне сти пс.!осового проката. !пя —. г<— го испоl!!.II регуляторов к:!палов регу)п<ро!3:.Ill!, позволяюп
<3грацичений на >правления. 3 ил . датчика ч павле !!ня и выхо)<. пв> x! <<« кадногс сервозолот!п)ка 5,;t;>т !lit; 6 поло:!<ения .зо3!от!!ик<3, пер! ый с.у!<>«.ггр 7, !If p tfl>if! Ifxof!, ко горо г< C < >e:t If f!< ll с: вь!хо,-«<м первого 1!<3T 13-15 первый, второй и третий и!ггегpa T ТОРС ГО СС ЕДИНЕ!! С IIXOJIAM lie )3!3< Г<3 Иtt— тегратс ра 16, а второй, трет!333, четвертый, пятый и шестой Bxo I,»I выходам>:. датчиков 10-1" тока, llоложения нажимных винтов и скорости нажимных винтов, соответственно пе)333л! < датчика 2 давления и втс<рогс Iат<3<ь<3 4 давления, выходы первого и второ! г датчиков 2 и 4 давления сослиненьl, кроме того, соответственно с !le р ьч 3!<и и вторыми входами третьего и чс г «.;— 161,:, 77 того сумматоров 14 и 15, третий, четвертый и пятый входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами датчика 6 положения золотника, третьего интегратора 18 и второго ин5 тегратора 17, выход второго интегратора 17, кроме того, соединен с третьим входом четвертого сумматора 1S, выход которого соединен с входом третьего.интегратора 18, Система работает следующим обраSOME Во время настройки системы на заданную толщину полосы система отключена.. При этом гидроцилнндры 1 под-. ключены к насосной магистрали с постоянным давлением, а на выходе первого датчика 2 давления устанавливают нулевой сигнал. С помощью электропри- 1О вода 9 на>кимных винтов устанавливают требуемое начальное положение рабочих валков. После начала прокатки и ус тановления с помощью электропривода 1 нажимных винтов заданной толщины по.> лосы гидроцилиндры 1 отключаются от насосной станции с помощью запорного клапана и система управления включается в работу, При изменении толщины полосы, на3 > пример, в сторону уменьшения„ изменяется положение. опор рабочих валков и, следовательно,, за счет эффекта "гидравлической пру><ины" изменяется давление в замкнутой гидросистеме 3 1 локального предварительногo напряже-ния клети в сторону увеличения по сравнению с исходны>.: давлением. Это изменение давления измеряется с по мощью датчика 2 давления, Напряжение„ пропсрциональное о изменению толщины подката, с датчика 2 давления, одновременчо подается на входы первого и второго сумматоров 7 и 13 канала электропривода на45 жимных винтов и на входы третьего и четвертого сумматоров 14 и 15 канала гидрораспора опорных валков. Более быстродействун>щий канал гидрсраспора опорных валков отрабатывает сц разнотолщннность полосы, тем самы: > уменьшая напряжение на выходе датчике. 2 давления. В то же время напряжения на выходе датчика 4 давления возрас-, тает за счет повышения давления в канале гидрораспора опорных валков, Напряжение,, снимаемое с выхода датчика 4, подается на входь> первого и второго сумматоро>з 7 и 13 канала электропривода нажимных винтов. Полученные сигналы на первом и втором сумматорах / и 13 обеспечивают автономную отработку >азнотолщинности с помощью нажимных винтов до тех пор„ пока .напряжение на выходах датчиков 2 и 4 не примет прежних значений. Нажимные винты займут новое положение, а,цавление в гидросистемах каналов гид1>ораспора опорных валков и гидравлического предварительного напряжения клети примет прежнее значение, будут разгружены от мощной статической нагрузки и, следовательно, будут готовы к быстрому парированию возмущений от подката, Рассмотрим реализацию оптимальных операторов двухканальной системы при случайных входных сигналах. Так как первый основной силовой канал электропривода нажимных винтов в двухканальной системе работает автономно, т.е. независимо от второго точного канала гидрораспора опорных валков, то вначале может быть определен его оптимальный оператор, при котором дисперсия продольной разнотолщинности одноканальной CAPT с каналом электропривода нажимных винтов будет минимальной, а затем необходимо синтезировать оптимальный оператор второго точногс канала гидрораспора опорных валков, при котором дисперсия продольной раз>.отолщинности двухканальной системы будут минимальной, При синтезе оптимального оператора г, (р) (фиг, 2) первого канала необходимо учитывать модель оператора объекта управления r«(p) первого канала и ограничения на управляющее воздействие V <(1) первого канала. Выходная разнотолщинность S(t) в одноканальной системе может быть представленаа в виде суммы эквивалентного возмущающего воздействия S @(t), равкогo продольной разнотолщинности гроката при отключенной системе, и изменения выходной разнотолщинности за счет работы первого канала S(t) = S (t) + S (t). Выходная разнотолщинность измеряется с помощью канала гидравлического локального предВарительного нап— ряжения клети с некоторой ошибкой f(t), обусловленной погрешкостямч измерителя давления рабочего тела, а гакже износом шеек и эксцентриситетом рабочих валков, 1618ч 77 6 Фа оптимальный оперлтор первого канала в замкнутoM состоянии: 45 Для линеаризовлнной модели задающее воздействие S (t) равно нулю (продольная разнотолщинность должна быть равной нулю). Выбирают оптимальный оператор 5 регулятора первого какала r< (р), преобразующий входное воздействие $ i (t) + + S@(t) + S(t) в-;прлвляющее Uq (t) для объекта управления г 1(р) первого ка 1. ала U f(t) = г (p) В,(") + Sg(t) + Г()1, таким образом, чтобы критерий ка- . чества 11 = М1 Е„+ LJ4 2 . д 15 принимал минимальное значение, где Y — весовой множитель. Представив оператор объекта управ ления B ниде отношеьия поливомов гни(р) = В (р /А((р) получают следующее уравнение: Аа(р)S(t) = U1(t) + B<(p)U1(t), где u (t) = А, (р) S (t) — эквивалент-ное возмущающее воздействие. Тлк как приводной электродвигатель 25 нажимных. винтов управляется по цепи якоря двигателя постоянного тока независимого возбуждения, то, пренебрегая малой постоянной времени оптими. зируемого контура тока в относительных единицах., имею-: А р) = p2; В (р) что соответствует ограничению ускорения нлжимных вивт в или, в первом приближении, ограничению тока якоря двигателя, Формируют некоррелированные между собой слу .айные сигналы возмущающего воздействия продольной разнотолщинности SZ(t) и помехи измерения 1(ь) от источников типа белого шума единичной интенсивности с помошью формирующих фильтров Vg(t) и Vg(p) . В спектре продолЬной разнотолщинности присутствуют достаточно высокие частоты, однако учитывая, что первый основной канал электропривода нажимных винтов является сравнительно узкополосным инерционным каналом при его синтезе, оператор формирующего фильтра в первом приближении может быть принят в виде Vâ V (p) = — — -" (g + p)(Tp + 1) Измеритель толщины является достаточ- 55 но широкополосным по сравнению со спектром йродольной разнотолщинности. В этом случае, выполняя все необходимые действия, получают следующий Ь|р+ Ью 1 i (p) Р + "gp + С р + С р + С, При реализации полученного оптимального оператора модель приводного электродвигателя нажимных винтов от входа системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя до выхода — положение нажимных винтов или с учетом коэффициента передачи прокатной клети до выхода продольной разнотолщинности S ((t) без учета достаточно малой постоянной времени, определяемой среднестатическим временем запаздывания тиристорного преобразователя, принимают в виде оператора третьего порядка, а регуля тор — интегрирующий усилитель (фиг ° 3). Для размещения четырех корней харак" теристического уравнения в заданные точки комплексной плоскости необходимо на вход, системы подать четыре переменные состояния с некоторыми коэ<1фициентлми усиления. Технически в системе нлиболее просто измерить положение нлжимвых винтов 6, скорость вращения приводного электродвигателя W, ток якорной цепи I, а также выходное напряжение операционного усилителя U, которые и принимают в качестве переменных состояния. В системе необходимо разместить в заданные точки четыре полюса и один нуль.,Чля того, чтобы избежать дифференцирования сигнллл ошибки сиете1 мы, крайне нежелательного при наличии помех измерения подадим сигнал с выхода системы ва вход тиристорного ,преобразователя с некоторым коэффициентом усилсвия (ь, минуя интегрирующий усилитель регулятора, Приравняв соотвеTc .ò> óâøèå коэффициенты желаемого оптимального и реализуемого операторов, получают некоторую искомую систему уравнений, решение которой представлено в виде рекуррентных соотношений 1э.= ь,тт,/К, К-,, a4= (C,Tý — 1) /Та, е= (С РТз — Ыз R) /Кт (= (С iTpТэ — Pi К Кт) /1К Кт, Po= (bp iT>T — "ь К т) /КцКт, b(о= (Со;ТщТ g — о Ку К т — $ (ofgKq К1-/КЯ Кт Следует иметь в виду, что фактически в системе имеется усилитель измерителя толщины Кя, а тлкже соот10j."j÷! / ВР 1 с гзующим коэффициентами передачи Обладают датчики положения К, скоpoc" ти К. и точка К, поэтому фактически з регуляторе требуется реализовать коэффициенты усиления ЬР /Kg I- II = PI /Кз ( (е(, е" = /К е (у = Мq/К Если при реализации оптимальных i регуляторов необходимо учесть влияние противо ЗДС прчвод Iopo электроцзигателя (показано пунктиром на фиг. 3), то в этом случае изменяют ся лишь коэффицпенты ж <-- (С,т„,тзт — (> /К Kl I, Ь(»=- (С,тмтР -- о зт„„К вЂ” СК-;К Б.)/К,т,, Аналогично может быть синтезироВВН Кана Л ГИДРОРЯСПОРа ОПОР НЬГХ BBTI"коз. В этом случае модель электрогидравлического привода от вхсда двухканального сервозолотника до давления рабочего тела пропорционального изменению принимается з виде: „(р) Я е (Т4Р + 1)(T p + i) Оператор формирующего фичьтра продольной разнотолщинноети. остан— шейсь после работы первого канала зяектропривода .. ажимнык зин.ов при-. нимается,в виде т (3! .Ж Р (m + находятся из вьпрае .".скин экспоненци Ilb». и:--кocелнус ной кiopреля11ионн01т Qil!Bк" ин к,1, ) =- L3e " cos,3 !. „аппр:..ксиь1и . е ющей Эхе ПЕРИМЕНтаЛЬНУЮ КОРРЕЛЯЦ ЬОННУЮ функцию продольной разнотол B3HIIoc73I проката при одноканальной I.;A1 T с электроприводом нажиелньгс винтов. ,е,Ля рЕаЛИЗацня ОПтныаЛЬНОГO pE - Ã7лятора второго канала введены два интегратора 17 и 18 (фиг. 1) . В качес-.âå переменнььс состояний исполbзовались давление рабочего тела в гицроцилиндрах канала,идpopBcllopG Onop -. llba валков,, измеряе лого дат ика положение золотьика,, измеряемого да." чиком б, и выходные напряжения интеграторов 17 и 18. 1аКне, Обр".BOII. В СИСТЕМЕ рЕаЛИЗОBaIIb Оптимальные оператopbl канало=„ что позволяет существенно уменьшить дисперсию продольной разнотолщинносФормулаизо ретензя 1 Система автоматического регулиро-вания продольной разнотолщкнности полосового проката, содержащая гид-,— роиили-щры предварительного напряжения :..";ети в полушках рабочих валков, рабочие полости которых гидравлически соединены с входом первого датчика давления, гидроцилиндры рас:10ра опорных валков в подушках опорных валков, рабочие полости которых гидразлически соедине1:ы с входом второго датчика давления и Вьгхоцом дВухкяскаднОГО сервозолотника, датчик положения золотника, первый сумматор, первый вход которого соединен с вьмодом первого датчика давления, а выход — через усилитель с входами электропривода нажимных винтов и датчика то:са, датчики положения и скорост ; нажимных винтов, отличающаяся тем, что, с пельш повышения точности регуЛИРОВаНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ Раэ;-еетоЛЩИ IBOCтн полосовоги проката, она снабже .:.а ВТОРЫМ... -еРЕтЬИМ P ЧЕтЗЕР:ЫМ СУММатОРаМИ, ПЕРВЬеы, ВТОРЫМ И тРЕтЬИМ ИНтЕГраторами, причем выход первого интегратора соедине: с вторым В>.-одом перзсго сумматора и первьы вхоцом вт-.рого cумм:i :"",:.3ÿ В!АНОД которОГО сс д,нен с Входом перво=о интегратора, з второй, третий., четвертый, пятый и шестой ;:.ходы — cooтзетстзенно с Выходами дат| чиков тока,. положения нажимных винл г тов и cKopocTI» flàæèìíûõ винтов, первого датчика давления и второго датчика давления, выходы первого и зторого датчиков давления соединены, кроме того, соотзетстзеннб с первьеми и вторыми входами третье"o и четвертого сумматоров, третий, четвертый и пятый входы третьего сумматора сое— цинены соот33етственно с выходами датчика положения золотнлка,, третьего интегратора и второго интегратора„ г выход второго интегратора,.кроме то".о соединен с третьим входом четвертого сумматора, выход которого соединен с входом третьего интегра-.ора. 1618477 >618477 A ! Составитель !!!. Передерий Техрев Л Се! дюкова Коррект»р М,По ко Редактор Sl Зайцева Заказ 10 Тираж lfснн,ис ное ЬНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ври . !!!т СССР 1! 3035, Москва, Ж-25, Раушская наб, д, 4/5 н, т! Произнодс TFенно- изднтечьский комбинат Па.. ент, г. Уч род, уд. а:-„-;.,;. на f(jf
