Устройство для регулирования толщины полосы на прокатном стане

 

Использование: станы для прокатки полосы , оснащенные регулятором по возмущению , целесообразно применение его на реверсивных станах. Сущность изобретения: устройство содержит измеритель отклонения толщины (1), измеритель отклонения давления (16), регулятор (6) и задатчик (5) натяжения, усилитель (3), 4 блока регулируемого запаздывания (2, 11, 12. 13), 2 фильтра (10, 17), 3 умножителя (14, 15, 20), 2 сумматора (4, 9), вычитатель (18), интегратор (19). 2. ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 21 В 37/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4943510/27 (22) 07.06,91 (46) 15.02.93. Бюл. ¹ 6 (71) Производственное объединение "Уралмаш" (72) Ю.Е.Акименко, Б,Н.Дралюк, О,Д,Калошин, В,И.Конторович, Ю.А,Мишин, В,Е.Рязанцев и Г.Ф.Трофимов (56) Заявка Японии ¹ 61-182817, кл, В 21 В 37/02, 1987.

Canf. Rec. lEE, Ind. Appl, Soc. 22nd Аппи.

Meet, Atlanta, Ga. 0ct, 18 — 23, 1987, р. 1102—

1106.

Заявка Японии ¹ 62-104614, кл, В 21 В 37/06, 1987.

Филатов А.С.. Зайцев А.П., Смирнов

А.А. Автоматические системы стабилизации толщины полосы при прокатк лургия, 1982, с. 110 — 113, . Я2„, 1794518 Al (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ НА ПРОКАТНОМ

СТАНЕ (57) Использование: станы для прокатки полосы, оснащенные регулятором по возмущению, целесообразно применение его на реверсивных станах. Сущность изобретения: устройство содержит измеритель отклонения толщины (1), измеритель отклонения давления (16), регулятор (6) и задатчик (5) натяжения, усилитель (3), 4 блока регулируемого запаздывания (2, 11, 12, 13), 2 фильтра (10, 17), 3 умножителя (14, 15, 20), 2 сумматора (4, 9), вычитатель (18), интегратор (19). 2 ил.

1794518

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно к регулированию толщины полосы на прокатных станах.

Цель изобретения — увеличение точности регулирования и повышение качества полосы путем автоматической подстройки времени задержки в контуре регулирования при любых скоростях прокатки.

B основу работы устройства положена статистическая зависимость между отклонением толщины полосы в клети и вызванным им изменением давления металла на валки. Взаимосвязь этих процессов характеризуется взаимной корреляционной функцией.

Если один сигнал (отклонение толщины полосы) имеет временной сдвиг относительно другого сигнала (изменение давления металла на валки), то положение максимума взаимной корреляционной функции этих двух сигналов определяет временной сдвиг.

В нашем случае это будет транспортное запаздывание, т.е. время, необходимое для перемещения отклонения толщины полосы от измерителя до клети. Иными словами, можно записать r- =tT, где tT — реальные время транспортирования полосы от измерителя до зоны деформации полосы валкам и клети, а г — общее время задержки сигнала в цепи регулирования. Условимся обозначать время ro — время задержки т, равное tT.

Время r состоит из времени т инерционного запаздывания электропривода исполнительного механизма и времени

r> задержки, вырабатываемого предлагаемым устройством, т.е.

< — тз+ги и, в частности, <0 — гзО + ти °

Таким образом, непрерывно отыскивая максимум взаимной корреляционной функции при неизменном либо медленно меняющемся tT. можно установить точное время общее задержки ц, равное tT, а следовательно, и время т,о, поскольку г, определяется свойствами электропри вода исполнительного механизма.

Для быстрого отыскания максимума взаимной корреляционной функции используется известный метод, основанный на свойстве симметрии функции и называемый в литературе методом вилки, В силу симметрии корреляционные моменты, отстоящие от оси симметрии, имеющей абсциссу ro, на одинаковые временные интервалы + Лr, равны, Если непрерывно вычислять эти корреляционные моменты, сравнивать их значения и подстраивать величину этаким образом, чтобы разность корреляционных моментов стала равной нулю, полученное значение r будет точно равно ro.

Наиболее просто вычислить корреляционные моменты можно использованием метода умножения с последующим интегрированием за конечный интервал времени () T- f (х(+ 4 ™xIY(<) my)dt

1 т о

15 Поскольку перед началом прокатки вальцовщику известна средняя входная толщина полосы, а из технологических карт и собственного опыта ему известно также требуемое усилие прокатки (давление металла на валки), которое, к тому же, в процессе настройки стана может быть скорректировано, эти средние значения вводятся в измерители отклонения толщины и давления металла на валки. Поэтому изме25 рители выдают центрированные сигналы.

Можно записать x(t+ т) — тх = h,h (t+ r) — отклонение толщины полосы от заданного значения, сопровожденное от измерителя до валков клети, y(t) — m„= Л P(t) — отклоне30 ние усилия прокатки.

С учетом этого имеем

К(т) f Ж11(т+ r) Л P(t)dt

Имея величины Ah<(t+r)=h, Ьф +т+Л т), hp(t) и А 1(с+ r) = Лh1(t+ r - Лт), можно получить два корреляционных момента

К (r) = — (h,h<(t+ r+ Лт) h,Ð(t)át, Т

К (r)= — f h,ha(t+ r- — Ar) ЛР(1)Ф.

Здесь К (r) и К (r) — корреляционные моменты, расположенные слева и справа относительно г, На фиг. 2 изображен график взаимной корреляционной функции, Максимум этой фракции соответствует ro = t>. При этом корреляционные моменты К и К о, отстоящие от то на одинаковые временные интервалы и Лу, равны друг другу, Если r=ro . то К =К, т < го К >К, т >хо К <К.

Описанная основа реализуется устройством, выполняющим следующие функции:

1794518

Сигнал, задержанный на время t — Лт, с выхода блока 11 поступает на вход первого умножителя 14, а задержанный нэ время х+ Ьт с выхода блока 13 — на вход второго умножителя 15. На вторые входы умножителей 14 и 15 поступает сигнал с измерителя

1б отклонения давления металла на валки через фильтр 17, аналогичный фильтру 10.

Если на управляющие входы блоков 11, 12 и 13 подано такое напряжение, что сигнал на выходе блока 12 будет задержан относительно сигнала на входе блока 11 на время г о, равное времени tT транспортирования замеренного участка полосы от измерителя 1 до валков клети, где происходит деформация полосы, минус время ти инерционного запаздывания злектропривода исполнительного механизма, то в силу симметрии Взаимной корреляционной функции выходные напряжения умножителей 14 и 15 будут равны, разность этих напряжений, определяемая вычитателем 18, будет равна нулю, а интегратор 19 сохраняет измененным свое выходное напряжение, Это напряжение поступает на умножитель 20, где умножается нэ напряжение, пропорциональное входной скорости полосы. Результаты умножения поступает на сумматор 9 в виде корректирующей добавки к сигналу входной скорости полосы, Выходное напряжение сумматора 9 уп равляет вре менами Задержки блоков 2 и 11, 12, 13.

Если по каким-либо причинам напряжение на управляющих входах блоков 11, 12 и

13 не соответствует времени задержки т о, напряжения умножителей 14 и 15 не будут равны друг другу, на выходе вычитателя появится сигнал положительной либо отрицательной полярности в зависимости от

Соотношения напряжений умножителей, интегратор начнет изменять свое выходное напряжение до тех пор, пока т, не станет равным т,о, после чего интегрирование прекратится.

Формула изобретения

Устройство для регулирования толщины полосы на прокатном стане, содержащее измеритель скорости полосы, установленный на входной стороне стана, измеритель отклонения толщины полосы от заданного значения, установленный перед прокатной клетью, первый блок регулируемого запаздывания, подключенный входом к измерителю отклонения толщины полосы от заданного значения, а выходом через пропорциональный усилитель к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком натяжения, выход сумматора

Величина корректирующей добавки нэ выходе интегратора, получаемая в процессе поиска максимума взаимной корреляционной функции, соответствует присутствующей в зто время скорости полосы на входе стана Ч1, а следовательно, и г,. При изменении скорости прокатки изменится tT, а следовательно, потребуется поиск новой величины корректирующей добавки, Для исключения повторных поисков максимума при изменении скорости прокатки применен умножитель 20, в котором корректирующая добавка на выходе интегратора умножается на входную скорость полосы, Для облегчения поиска максимума величина Лтдолжна быть такой, чтобы корреляционные моменты К о и К о находились на круто спадающих ветвях корреляционной функции (см, фиг. 2). Практически значение должно составлять величину порядка 20% от t. Но поскольку т зависит от скорости полосы и меняется в широких пределах, Лт также должно зависеть от скорости

Настройка блоков 2, 11, 12, 13 осуществляется таким образом, чтобы время задержки блока 2 было равно времени совместной задержки блоков 11 и 12, т.е. з.

Полезность изобретения заключается в улучшении качества прокатанной полосы зэ счет повышения точности регулирования толщины, особенно в области возмущений от 0,3 Гц и выше, которые не могут быть отрегулированы регуляторами по отклонению, в результате чего снижается до практически достижимого предела влияние транспортного запаздывания и инерционности злектропривода исполнительного органа на устранение разнотолщинности полосы. Кроме того, предложенное решение обеспечивает высокую помехозащищенность устройства, поскольку обработка информации производится на основе статистических методов. соединен с входом регулятора натяжения, три блока регулируемого запаздывания, соединенные последовательно, два умножителя, первый вход одного из которых соединен с выходом второго блока регулируемого запаздывания, а первый вход другого подсоединен к выходу четвертого блока регулируемого запаздывания, причем выходы умножителей через вычитатель соединены с входом интегратора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества регулирования толщины полосы путем автоматической подстройки времени задержки в контуре регулирования, оно снабжено дву1794518 из широкого спектра частот сигналов отклонения толщины A h>(tj и усилия прокатки Л Р(е) для повышения быстродействия выделяются составляющие высокой частоты (от 0,3 Гц и выше) Ah;<(tj и Л P>(t), обусловленные, например, биением опорных валков предшествующего стана; сигналы Ah» электронным устройством регулируемого запаздывания задерживаются на время т+ Лти т — h,r, где т время задержки, равное времени перемещения замеренного отклонения толщины от измерителя до валков клети, в результате имеем сигналы Ь1 (+ т+Лт) и

10

Ahois(t+ r — Ar); 15 непрерывно определяются корреляционные моменты К (t) и К (т) путем перемнож е н ия величин h, Р 8(с) и A h1 (t + т + Л т), dPs(t) и hip(t+ I — Л); определяется разность этих моментов с 20 последующим ее усреднением по времени интегратором; результаты интегрирования разности корреляционных моментов корректируется по входной скорости полосы и поступает в узел управления временем r, задержки устройства регулируемого запаздывания; по достижении равенства т, +г, =то= t-. разность корреляционных моментов превращается в нуль, а устройство поддерживает полученное гз до возникновения очередного разбаланса величин к ар реля цион н ых моментов.

Функциональная схема устройства для регулирования толщины полосы на прокатном стане приведена на фиг. 1.

Выход измерителя отклонения толщины полосы от заданного значения 1 соединен через первый блок 2 регулируембго запаздывания и пропорциональный усили- 40 тель 3 с первым входом сумматора 4, второй вход сумматора 4 соединен с задатчиком 5 напряжения, а выход — с регулятором 6 натяжения, воздействующим на исполнительный орган 7. Выход измерителя 1 также соединен через фильтр 10 и второй блок 11 регулируемого запаздывания.с входом первого умножителя 14, а через те же фильтр

10, второй блок 11 регулируемого запазды- ЯО вания и два дополнительных блока 13 и 14 регулируемого запаздывания — с входом второго умножителя t5. Вторые входы первого 14 и второго 15 умножителей через фильтр 17 подключены к выходу измерителя отклонения давления металла на валки (усилия прокатки) 16. Выходы умножителей 14 и

15 подключены через вычитатель 18 к интегратору 19. Выход интегратора соединен с первым входом дополнительного умножителя 20, второй вход которого подключен к измерителю 8 скорости полосы на входной стороне стана, а выход через дополнительный сумматор 9, второй вход которого соединен с измерителем 8 скорости полосы, подключен к управляющим входам первого

2, второго 11 и двух дополнительных 12 и 13 блоков регулируемого запаздывания.

Устройство работает следующим образом, Отклонение толщины полосы Л hi(t), замеренное измерителем отклонения толщины палосы от заданного значения 1, поступает на вход первого блока регулируемого запаздывания 2, задерживается на время тз, масштабируется пропорциональным усилителем 3 и подается на вход сумматора 4, где суммируется а напряжением уставки заднего натяжения, задаваемой задатчиком натяжения 5. Результирующий сигнал поступает в качестве задания на регулятор натяжения 6, воздействующий на исполнительный орган 7 (моталку), изменяющий заднее натяжение полосы в сторону снижения ее разнотолщинности. Зто канал регулирования по возмущению. Управление временем. задержки т, осуществляется грубо по скорости полосы, замеряемой измерителем скорости полосы 8, установленным на входной стороне стана, по цепи; измеритель

8, дополнительный сумматор 9, управляющий вход блока регулируемого.запаздывания 2.

Точная подстройка времени задержки тз осуществляется следующим образом. Отклонение толщины полосы с измерителя 1 поступает на вход фильтра 10, выделяющего колебания повышенной частоты (от 0,3 Гц и выше), чем повышается быстродействие работы устройства. Одновременно фильтром производится дополнительное центрирование, т.к, он не пропускает более низкие частоты, в том числе и постоянную составляющую. В качестве фильтра может быть применен, например, активный фильтр верхних частот второго порядка с положительной обратной связью.

Напряжение, пропорциональное выделенным колебаниям, поступает на второй блок регулируемого запаздывания 11, а через него на соединенные с ним последовательно дополнительные блоки регулируемого запаздывания 12 и 13, каждый из которых обеспечивает задержку Лr.

В результате сигнал на выходе блока 12 задержан относительно сигнала, поданного на вход блока 11, на время т. На выходе блока 11 сигнал задержан на время r — h r, а на выходе блока 13 — на время т+ Ьт.

1794518

Составитель А.Сергеев

Техред M.Ìoðãåíòàë . Корректор O.Ãóñòè

Редактор

Заказ 385 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 мя фильтрами, умножителем и сумматором, причем выход измерителя отклонения толщины полосы от заданного значения через первый фильтр подсоединен к входу второго блока регулируемого запаздывания, выход измерителя отклонения давления металла на валки через второй фильтр подсоединен к вторым входам умножителей, а выход интегратора через третий умножитель и сумматор, на вторые входы которых подсоединен выход измерителя скорости полосы на входной стороне стана, соединен с входами управления временем задержки блоков регулируемого запаздывания.