Устройство для регулирования удлиненияметаллической полосы в агрегате непрерывного отжига1изобретение относится к металлургии и может быть "использовано в системах автоматического регулирования удлинения металлической полосы при её транспортировке в печах агре-* гатов непрерывного отжига.известно, что удлинение полосы может быть определено из выражения10коэффициент к передачи "напряжение-удлинение" печи агрегата непрерывного отжига равен. . й1й1-.д"^"'' ьесх) . _1_^^& dff v г ^^ ^ где ?= аис?'»-''те'^^^^^ах.е =qg"^ г^кб(ч) \( j ®dx,где s (г v l в «удлинение полосы; напряжение в полосе? скорость• движения полосы; длина горячей зоны печи; температура полосы в печи; координата полосы в печи;n,k и а-коэффициенты.-температура полосы и скорость ее движения определяются технологией производства. единственным параметром, позволяющим управлять в процессе транспортировки полосы в агрегатах непрерывного отжига, является н&пряжениё в полосе..15изменение удлинения полосы при изменении скорости движения при постоянстве прочих параметров определяется выражением20d€^--a6-''r^'^®^*vaxdv.2530•известно устройство для контроля и регулирования вытяжки непрерывно движущейся трансформаторной полосы, содержащее два частотных датчика и измеритель вытяжки полосы, выходной сигнал которого поступает на блок сравнения, где вьщеляется сигнал, рассогласования между 'заданной и измеренной вытяжкой. сигнал рассогласования преобразуется в аналоговую

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (11) 826291 ф

;ф4" (61) Дополнительное к ввт. свмд-ву(22) Заявлено 101278 (21) 2849885/18-24 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетОпубликовано 300481 бюллетень 89 1б

Дата опубликования описания 300481 (51)М. Кл.

G 05 0 5/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62. 50 (088.8) В.Ф. Барков, О.Н. Мельников, В.П. Ниилевич, В.С;Р.М. Очеповский, Ф.A Радин и М16;? Ць4ййФ ;;

1 v„„:;

", Ф; ъ, j;r,"ñþ :-.

1 ° 1 ° ii;,;

Опытное производственно-техническое, предй11йявие-, по созданию, наладке и внедрению средств--и с стеМ автоматизации прокатного и трубного производства (Опытное предприятие Уралчерметавтоматнка (72) Авторы изобретения в, (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УДЛИНЕНИЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛОСЫ В АГРЕГАТЕ НЕПРЕРЫВНОГО

ОТЖИГА

Коэффициент К передачи "напряже-. ние-удлинение" йечи агрегата непрерывного отжига равен

5 Йя; an0" r @900

Изобретение относится к металлур= гии и может быть использовано в системах автоматического регулирования удлинения металлической полосы при ее транспортировке в печах агре-т гатов непрерывного отжига.

Известно, что удлинение полосы может быть определено из выражения где f OnG 3е" " 4Х-!

О о,„ уИ к О(х) о — удлинение полосы; напряжение в полосе; скорость движения полосы — длина горячейзоны печку температура полосы в печи; координата полосы в печи; а-коэффициенты. с ч =.Темйература полосы и скорость ее движения определяются технологией 25 производства. Единственным параметром, позволяющим управлять в процессе транспортировки полосы в агрегатах непрерывного отжига, является напряжение в полосе. 30 где 8

Ч

Q

n,k и

Изменение удлинения полосы при изменении скорости движения при постоянстве прочих параметров опре деляется выражением

Известно устройство для контроля и регулирования вытяжки непрерывно движущейся трансформаторной полосы, содержащее два частотных датчика и измеритель вытяжки полосы, выходной сигнал которого поступает на блок сравнения, где выделяется сигнал рассогласования между заданной и измеренной вытяжкой. Сигнал рассогласования преобразуется в аналоговую

826291 форму цифроаналоговым преобразователем и подается в .систему управлениязлектропривода тянущих роликов, которая обеспечивает необходимое для заданной вытяжки натяжение полосы (1 j.

Недостатком данного устройства является низкая точность отработки возмущающих воздействий по скорости движения полосы, .так как отработка возмущений идет по контуру вытяжки, в который входит измеритель вытяжки, с большим запаздыванием, обусловленным наличием блока сглаживания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство автоматической стабилизации удлинения полосы, построенное по принципу подчиненного регулирования и содержащее внешний контур стабилизации удлинения и подчиненный ему контур регулирования напряжения в полосе.20

Внешний контур стабилизации удлинения включает в себя два импульсных датчика скорости, сигналы с выхода которых подаются на вход измерителя разности двух частот (частотного ком- g$ паратора), выделяющего сигнал, пропорциональный абсолютному удлинению полосы. Для сравнения измеренного и заданного удлинения в относительных величинах на выходе блока задания (управляемого делителя частоты) формируется частотный сигнал задания удлинения, пропорциональный скорости движения полосы. Формирование сигнала рассогласования между заданным и измеренным удлинением производится блоком сравнения (фаэовым дискриминатором). Фазовый дискриминатор одновременно осуществляет интегрирование сигнала рассогласования. Сигнал " выхода интегратора через фильтр,40 предназначенный для сглаживаний пульсаций, подается на первый вход блока сравнения подчиненного контура регулирования напряжения в полосе. На второй, вход блока сравнения подается сигнал обратной связи с измерителя напряжения в полосе. Выход блока сравнения подчиненного контура соединен со входом регулятора напряжения

> в полосе. Контур регулирования напряжени% обеспечивает необходимое, для заданного удлинения, натяжение полосы (2).

Недостатком данного устройства является низкая скорость отработки возмущающих воздействий по скорости движения полосы, что приводит к существенным динамическим ошибкам ре- . гулирования удлинения полосы при изменении скорости ее движения. Это фО обусловлено тем, что отработка возмущающих воздействий идет по внешнему контуру стабилизации уцлинения полосы, обладающему низким быстродействием иэ-за наличия фильтра, . д предназначенного для сглаживания пульсаций. Кроме того, з апаздывание данного устройства увеличивается при возрастании скорости движения полосы

Цель изобретения — повышение точности устройства эа счет повышения скорости отработки возмущающих воздействий по скорости движения полосы, а также стабилизация быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные частотный компаратор, первый блок сравнения, интегратор и первый фильтр, а также для импульсных датчика скорости полосы, подключенных соответственно к первому и второму входам частотного компаратора, задатчик удлинения, подключенный к второму входу первого блока сравнения, последовательно соединенные измеритель напряжения в полосе, второй блок сравнения и регулятор напряжения в полосе, введены последовательно соединенные формирователь сигнала скорости полосы, второй фильтр, первый и второй блоки умножения, последовательно соединенные инвертирующий усилитель и третий фильтр, выходом подключенный к второму входу второго блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом второго блока умножения, вторым входом подключенного к выходу формирователя сигнала скорости полосы, причем вход инвертирующего усилителя соединен с выходом измерителя напряжения в полосе, а второй вход первого блока умножения подключен к выходу первого фильтра.

Кроме того, первый фильтр выполнен с постоянным путевым запаздыванием. устройство построено по принципу подчиненного регулирования и включает в себя внешний контур стабилизации удлинения полосы и подчиненный ему контур регулирования напряжения в полосе.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит два импульс-. ных датчика 1 и 2 скорости полосы, частотный компаратор 3, задатчик

4 удлинения, первый блок 5 сравнения, интегратор б, первый фильтр 7, первый блок 8 умножения и второй блок

9 умножения, второй блок 10 сравнения, инвертирующий усилитель 11, второй 12 и третий 13 фильтры, формирователь 14 сигнала скорости полосы, регулятор 15 напряжения в полосе, измеритель 16 напряжения в полосе и агрегат 17 непрерывного отжига. Первый и второй блоки 8 и 9 умножения могут быть реализованы

826291

По любой известной схеме аналоговых множителей.

Второй и третий Фильтры 12 и 13 представляет собой инверционные звенья первого и второго порядка, причем их эквивалентная постоянная времени равна или больше, чем эквивалентная постоянная времени первого фильтра 7. Коэффициент передачи фильтров в статике равен единице.

Формирователь 14 может быть реализован по любой известной схеме измерения скорости движения полосы. Так, например, в качестве Формирователя

14 может быть использован тахогенератор. Если же на вход Формирователя

14 поступает частотный сигнал скорости, то он может быть выполнен как преобразователь "частота-напряжение" и т.д.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с выхода импульсных датчиков 1 и 2 подаются на вход частотного компаратора 3, выходной сигнал которого сравнивается первым блоком 5 сравнения с сигналом задатчика 4 удлинения. Сигнал рассогласования подается на вход интеграто- ра 6, обеспечивающего астатизм устройства относительно удлинения полосы.

Выходной сигнал интегратора 6 подается через последовательно соединенные первый Фильтр 7, первый и второй блоки 8 и 9 умножения на вход второго блока 10 сравнения.

Блоки 8 и 9 умножения выполняют функцию звеньев с управляемым от

Формирователя 14 коэффициентом передачи.

Коэффициент передачи Ко второго блока 9 умножения равен (О

25

35

К "ВЫХОД О К Н (4)

9 0 ВЮ» 14 44

Вих з где U U . 0 „ — выходной сигнал

"4 второго блока 9 45 умножениях

U „,„ — выхОДНОЙ сигнал первого блока

8 умножения;

0эы» К 4 Ч ВыхОДнОЙ сигнал 50

"4 формирователя

44

14 сигнала скорости полосы; к 4 - коэФФициент пе- 55 редачи формирователя 14.

В статике, при неизменной скорости движения полосы, коэффициент передачи К8 первого блока 8 умножения по аналогии с коэффициейтом передачи

К определяется выражением

8 44 (5)

Однако при изменении скорости движения полосы изменения коэффициента передачи К8 в соответствии с выражением (5) происходит с запаздыванием, обусловленным наличием третьего фильтра 13.

Сигнал с выхода блока 9 умножения является сигналом задания напряжения в полосе и подается на третий вход второго блока 10 сравнения, на первый вход которого подается сигнал обратной связи с выхода измерителя 16 напряжения в полосе, а на второй вход сигнал с выхода измерителя

16 напряжения в полосе через последовательно соединенные инвертирующий усилитель 11 и второй фильтр 12.

Выходной сиГнал второго блока 10 с сравнения поступает на вход регулитора 15 напряжения в полосе. Регулятор 15 имеет интегральную составляющую,поэтому в статическом режиме, при неизменной скорости движения полосы связь между сигналами на входе блока 10 сравнения определяется выражением

=О, ВЫХ ЪЫХ

42 46 выходной сигнал измерителя 16 напряжения в полосе; выходной сигнал второго фильтра 121 коэффициент передачи иивертирующего усилителя

11;

ВЫХ

9 где 0з,» ь

ВЫ»Щ2

При том: (7)

После подстайовки вйражений (7)и (8) в формулу (6)получаем

U „„, + (К„„-O - 0. (9)

На основании (4) и (9) получаем выражение для выходного сигнала первого блока 8 умножения б(1 — К44 ) (10)

5>2ХЗ К4 V

В динамике обработка возмущающих воздействия по скорости движения полосы происходит следующим образом.

При изменении скорости движения полосы происходит изменение коэффициента передачи К> блока 9 умножения. Величина дк9 изменения коэффициента передачи блока 9 умножения, исходя из выражения (4), связана с приращением dV скорости движения полосы зависимостью

dKg - К„аЧ, (11)

Причем эа счет наличия фильтра 12 в первый момент не меняется коэффициент передачи блока 8 умножения и выходной сигнал этого блока сохраняется прежним.

Изменения коэффициента передачи

К9 вызовет изменение выходного сигнала блока 9. умножения на величину

3 0ьькз = ñ3 к 0зыхэ к 4 dV - 0вы»4(12) 826291 о к "6

11((-К+,)-S dY.

45

Изменение выходного сигнала блока 9 умножения, являющегося сигналом за-, дания для подчиненного контура регулирования напряжения и полосе, вызынает появление сигнала рассогласования на выходе блока 10 сравнения. Контур регулирования напряжения в полосе эа время, определяемое своим быстродействием, отработает изменение сигнала задания.

С учетом того, что сигнал на выходе фильтра 12 меняется с большим запаздыванием при изменении напряжения в полосе, изменение напряжений в полосе равно изменению сигнала задания, т.е.

<)6 =dU11btX

15 .На основании (10), (12) и (13)

° получим

При этом изменение напряжения в поло- 2-О се, обусловленное изменением скорости движения полосы, вызывает изменение удлинения полосы в соответствии с формулой (2), равное

СЮ Р-1 1 кук) ) (15 )

db.(;=KgdG = )е 4х)4 V о

Подставив clF из выражения (14), получим аиМ-К и) ye(x) ) . (16) .1 Е д ДМ. о

Изменение удлинения полосы d 8 „, обусловленное изменением скорости ее движения с учетом (3) и (16) оп-, Ределяется выражением

Если К (1 — — ),то с)Я> =0.

+1 и

Отработка устройством управляющего воздействия происходит следующим образом.

Регулятор внешнего контура ста билизации удлинения полосы явЛяется интегрирующим и имеет передаточную функцию (P) = р

P где Q = — иииффиииК -К КДЧ"

Т6 Тб ент усиле ния регулятора;

Т вЂ” постоянная

6 интегрирования интегратора 6.

Известно, что при стандартной настройке контура регулирования на оптимум по модулю интегрирующий регулятор должен иметь передаточную функцию вида

Ч()

Р (18) где P =2Т К К вЂ” коэффициент уси1 ления регулятора; коэффициент передачи объекта регулирования (в данном случае его произведение коэффициентов К компаратора 3 и коэффициента Кк печи агрегата);

К вЂ” коэффициент передачи замкнутого подчиненного контура регулирования напряжения в полосе;

Т,, — сумма некомпенсируеьых постоянных времени инерционных эвеньен, входящих В оптимиэи руемый контур (в устройстве это постоянная времени первого фильтра).

Эквивалентной постоянной времени контура подчиненного регулиронания напряжения в полосе можно пренебречь в силу ее относительной малости.

Так как фильтр 7 имеет постоянное. путевое запаздывание, то

Т

E (19) где 1 — н еличи на путевого з апаздынания фильтра 7 по длине полосы.

После подстановки То иэ выражения (19) и Kg иэ выражения (2) в выражение (18) -получим

2 р- (20) Для обеспечения настройки на модульный оптимум внешнего контура устройства необходимо выполнить условие

= 3, т. е.

1,К 4 Р > 21 Кк f. K .Тб

При этом при ступенчатом управляющем воздействии выходная величина удлинения полосы достигает установившегося значения через время

4, 7 Т „4, 7 —, что соответствует постоянному путевому запаздыванию.

Следовательно, предлагаемое устройство имеет постоянное запаздывание по длине полосы во всем диапазоне скоростей механизмов.

При этом применение фильтра 7 с постоянным путевым запаздыванием не приводит к увеличению амплитуды пульсаций на его выходе при увели826291

10!

15

ВНИИПИ Заказ 2571/83 Тираж 940 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 чении скорости движения полосы

Это обусловлено тем, что при увеличении скорости движения полосы наряду с уменьшением постоянной времени фильтра 7 происходит повыше» ние частоты импульсов на его входе.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет понизить динамические ошибки регулирования удлинения полосы при изменении скорости ее движения путем повышения скорости отработки возмущающих воздействий по скорости движения полосы и обеспечить стабильность запаздывания устройства по длине полосы в широком диапазоне скоростей механизмов.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить уровень магнитных свойств готовой стали эа счет поддержания удлинения полосы в поле жестких допусков.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования удлинения металлической полосы в агрегате непрерывного отжига, содержащее последовательно соединенные частотный компаратор, первый блок сравнения, интегратор и первый фильтр, а :также два импульсных датчика скорости полосы, подключенных соответственно к первому и второму входам, частотного компаратора. àèàT H уд- З5 ,линения, подключенный к второму входу первого блока сравнения, последовательно соединенные измеритель напряжения в полосе, второй блок сравнения и регулятор напряжения в полосе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные формирователь сигнала скорости полосы, второй фильтр, первый и второй блоки умножения, последовательно соединенные инвертирующий усилитель и третий фильтр, выходом подключенный к второму входу второго блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом второго блока умножения, вторым входом подключенного к выходу формирователя сигнала скорости полосы, причем вход инвертирующего усилителя соединен с выходом измерителя напряжения в полосе, а второй вход первого блока умножения подключЕн к выходу первого фильтра.

2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем,что,сцелью стабилизаций быстродействия устройства, первый фильтр выполнен с постоянным путевым запаздыванием.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 466054, кл. G 06 F 15/46, 1973.

2. Козин M.Ï. Рассказов Ф.Н.

Цифроаналоговая система автоматической стабилизации удлинения полосы.Сб. "Электротехническая проваишленность", сер. "Электропривод". М., 1975, вып. 5,с. 1-4 (прототип) °