Устройство для регулирования натяжения полосы на моталке листопрокатного стана

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >933148 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02. 07. 80 (21) 2949447/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.06.82 Бюллетень №21

Дата опубликования описания 10.06.82 (51)М. Кл..В 21 В 37/06

1осудзрствевный комитет

СССР ио делам изабретеикй и открытий (53) УДК 621. .771.237.503 .51(088.8) 1

А.Ю. Горинов, В. В. Шувалов и В.П. Привед файв

f

Всесоюзный ордена Ленина научно-исследов телы а:.. и проектно-конструкторский институт метайлуртниесКОттт о I

/ машиностроения (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ

ПОЛОСЫ НА МОТАЛКЕ ЛИСТОПРОКАТНОГО СТАНА

Изобретение относится к области автоматического управления двигателем моталки листопрокатного стана, а точнее к устройствам для регулирования натяжения на моталке стана холодной прокатки. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для регулирования натяжения на моталке высокоскоростного многовалкового стана холодной прокатки. то

Известен электропривод моталки стана холодной прокатки с устройством для регулирования натяжения, со-. держащем параллельно включенные пропорциональный и интегральный каналы, 15 причем постоянная времени интеграль" ного канала обратно пропорциональна скорости валков. Суммарный сигнал обоих каналов обратно пропорционален сечению полосы $1).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие системы регулирования натяжения при прокатке тонких по п1с на высоких скоростях.

Известен также электропривод моталки стана холодной прокатки с уст" ройством для регулирования натяжения, содержащем параллельно включенные пропорциональный, интегральный и Дифференциальный каналы. Коэффициент усиления пропорционального канала пропорционален произведению величин скорости полосы и приведенной массы привода моталки, а постоянная времени дифференциального канала пропорциональна отношению приведенной массы привода моталки к сечению прокатываемой полосы (2 j.

Недостатком этого устройства является невысокая помехоустойчивость и увеличение колебательности переходного процесса натяжения при прокатке полос большого сечения на малых скоростях, что приводит к увеличению разнотолщинности и ухудшению планшетности прокатываемой полосы.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности

33148

15 го

3 9 и достигаемому результату является устройство для регулирования натяжения полосы на моталке листопрокатного стана j3 ). Это устройство содержит электропривод моталки, задатчик натяжения, измеритель натяжения и регулятор натяжения, состоящий из параллельно включенных интегрального и пропорционального каналов, причем коэффициент усиления пропорционального канала пропорционален произведению величин скорости полосы и приведенной массы привода моталки.

Недостатком такого устройства является низкое быстродействие системы регулирования натяжения при прокатке тонких полос на высоких. скоростях, что приводит к увеличению разнотолщинности полосы.

Целью изобретения являются повышение быстродействия системы регулирования натяжения при прокатке тонких полос на высоких скоростях и улучшение качества переходных процессов при прокатке толстых полос на малых скоростях, а также возможность использования данного устройства для регулирования толщины при прокатке тонких и тончайших полос путем изменения натяжения.

Цель достигается тем, что устройст во для регулирования натяжения поло-. сы на моталке листопрокатного стана, содержащего электропривод моталки, задатчик натяжения, измеритель натяжения и регулятор натяжения, состоящий из параллельного включенных интегрального и пропорционального каналов, причем последний состоит из последовательно соединенных между собой пропорционального регулятора и блока умножения, дополнительно содержит вычислительный блок, связанный с электроприводом моталки, блок с регулируемой постоянной .времени, блок сравнения, источник смещения, два блока умножения, коммутирующий блок и два ключевых элемента, причем второй вход блока умножения про- порционального канала подключен к первому выходу вычислительного блока, выход интегрального канала подключен к сумматору через первый ключевой элемент, выход сумматора подключается к первому входу первого блока умножения, второй вход которого подключен к второму выходу вычислительного. блока, выход первого блока умножения, связанный также с электроприводом моталки, подключен к первому входу блока с регулируемой постоянной времени, второй и третий входы которого подключаются к второму и третьему выходам вычислительного блока, выход блока с регулируемой постоянной времени соединен со вторым входом пропорционального регулятора через второй ключевой элемент, вход управления кото10 рого, так же как и вход первого ключевого элемента, подключен к выходу коммутирующего блока, вход которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с источником смещения, а второй вход - с .выходом второго блока умножения, входы которого подключены к первому и второму выходам вычислительного блока.

При этом в качестве блока с регупирчемой постоянной времени используется операционный усилитель, во входную цепь которого включен резистор, а в цепь обратной связи включены параллельно резистор и конденсатор, причем последовательно с конденсатором включен третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, при этом входная цепь операционного усилителя является первым . входом блока с регулируемой постоянной времени, а первый и второй входы соответственно вторым и третьим входами блока с регулируемой постоянной времени.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — схема блока с регулируемой постоянной времени; на фиг. 3 - схема вычислительного блока.

Устройство содержит задатчик 1 и измеритель 2 натяжения, интегральный, 3 и пропорциональный 4 регуляторы, блок умножения пропорционального канала, первый ключевой элемент 6, сумматор 7, первый блок 8 умножения, электропривод 9 моталки, источник 10 смещения, второй блок 11 умножения, блок 12 сравнения, коммутирующий блок 13, второй ключевой элемент 14, блок 15 с регулируемой постоянной времени и вычислительный блок 16.

Блок с регулируемой постоянной времени (фиг. 2) содержит блоки 17 и 18 умножения, конденсатор 19, резисторы 20 и 21 и операционный усилитель 22.

Разность выходов задатчика 1 и измерителя 2 натяжения подключена

5 93314 к входу интегрального регулятора 3 и к первому входу пропорционального регулятора 4, выход которого соединен с первым входом блока 5 умножения пропорционального канала. Выход ин- 5 тегрального регулятора 3 через первый ключевой элемент 6 подключен к первому входу сумматора 7, к второму входу которого подключен выход блока 5 умножения пропорционального канала. Выход сумматора 7 подключается к первому входу первого блока 8 ум-ножения, выход которого соединен с электроприводом 9 моталки. Источник

10 смещения и выход второго блока 11

I умножения подключены соответственно к первому и второму входам блока 12 сравнения, выход которого соединен с входом коммутирующего блока 13.

Вход управления первого ключево- 20

ro элемента 6 и вход управления второго ключевого элемента 14 подключены к выходам коммутирующего блока 13. Выход первого блока 8 умножения подключен к первому входу блока

15 с регулируемой постоянной времени, выход которого через второй ключевой элемент 4 подключается к второму входу пропорционального регулятора 4. Первый выход вычислительного зв блока 16, связанного с электроприво-, дом 9 моталки, подключен к второму входу блока 5 умножения пропорционального канала и к первому входу второго блока 11 умножения; второй выход вычислительного устройства 16 подключается к вторым входам первого и второго блоков 8 и ll умножения и к второму входу блока 15 с регулируемой постоянной времени; третий выход вычислительного блока 16 подключен к третьему входу блока 15 с регулируемой постоянной времени. см = 2 $ /

В случае колебательности переходного процесса натяжения напряжение на вы" ходе второго блока 11 -умножения меньше напряжения источника 10 смещения, то есть

Блок 12 сравнения и коммутирующий блок 13 срабатывают таким образом, что замыкается первый ключевой элемент 6. Второй ключевой элемент 14 при этом разомкнут. На входе сумматора 7 складываются выходные напряжения интегрального регулятора 3 и блока 5 умножения пропорционального канала, причем постоянная времени интегрально- . го регулятора 3 равна Т, а коэффи-. циент усиления пропорционального кана- ла равен Кр-1 — . Выходное напряже-

/ р" g ние сумматора 7 поступает на первый вход первого блока 8 умножения, .ум" ножается на величину Ц>Му и подается в схему электропривода 9 моталки.

Передаточная функция регулятора натяжения в этом случае имеет вид пропорционально-интегрального звена

9/ „(Р) = К -1 — +.

Данная структура регулятора натяжения позволяет стабилизировать декремент затухания переходного процесВыход четвертого блока 17 умноже- 4 ния подключен к второму входу третьего блока,18 умножения, выход которого через конденсатор 19 соединен с резисторами 20 и 21 и подключается к входу операционного усилителя 22, выход которого соединен с резистором

20 и с первым входом третьего блока

18.умножения.

Функциональное назначение вычислительного блока 16 состоит в определении следующих величин

На фиг. 3 представлена функциональная схема вычислительного блока, выполненного на обычных стандартных элементах. В состав вычислительного блока входят три функциональных преобразователя 23, 24 и 25 ФП1, ФП2 и ФП3, два множителя 26 и 27 ИУ1 и МУ2 и один делитель 28 ДУ. В качестве входных величин используются измеряемые Ч, h u R и задаваемые оператором у, В» и нак Р

Устройство работает следующим образом.

Допустим, параметры обьекта регулирования таковы, что переходный процесс натяжения имеет колебательный характер, причем декремент затухания колебаний меньше выбранной величины декремента, равной +, которая является параметром настройки системы.

Величина » устанавливается источником 10 смещения, выходное напряжение которого определяется из соотношения

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования натяжения полосы на моталке листопрокатного стана, содержащее электропривод моталки, задатчик натяжения, измеритель натяжения и регулятор натяжения, состоящий из параллельно соединенных интегрального и пропорционального каналов, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами сумматора, причем пропорциональный канал состоит из последовательно соединенных пропорционального регулятора и блока умножения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия системы регулирования натяжения, устройство дополнительно содержит вычислительный блок, связанный с электроприводом моталки, блок с регулируемой постоянной времени, блок сравнения, источник смещения, два блока умножения, коммутирующий блок и два ключевых элемента, причем второй вход блока умножения пропорционального канада подсоединен к первому выходу вычислитель ного блока, между выходом интеграль— ного канала и первым входом сумматора включен первый ключевой элемент, выход сумматора подсоединен к первому входу первого блока умножения, 55

9331 са, величина которого не будет превышать . Частота среза асимптотической логарифмической амплитудной характеристики, определяющая быстродействие системы регулированя натяжения, определяется по соотношению

Е

®ер 1.

В процессе прокатки полосы параметры объекта регулирования могут меняться таким образом, что декремент затухания колебаний становится равным или большим единицы, то есть переходный процесс натяжения будет иметь апериодический характер.

В этом случае напряжение на выходе второго блока 11 умножения равно или больше напряжения источника 10 смещения, то есть

Е

Ч Ч (>i 2 ". и

Блок.12 сравнения и коммутирующий блок 1.3 переключаются таким образом, что замыкается второй ключевой элемент 14 и размыкается первый ключе25 вой элемент 6. На вход пропорционального регулятора ч подключается выход блока 15 с регулируемой постоянной времени, который представляет собой апериодическое звено, выполненное на операционном усилителе

22, причем постоянная времени звена

Тф выбирается равной большей постоянной времени объекта регулирования Ту и пропорциональна произве- 55 дению — p V . Операция умножения

G! производится при помощи третьего и четвертого блоков 17 и 18 умножения.

Таким образом, пропорциональный канал регулятора натяжения, вклю- 40 чающий в себя пропорциональный регулятор 4, блок 5 умножения пропорционального канала и первый блок 8 умножения, охватывается отрицательной обратной связью через апериодичес-5 кое звено с постоянной времени Тр ——

= T F . Если коэффициент усиления пропорционального канала много больше единицы, то есть

5 50

Кí kp б РМВ)Н то передаточная функция регулятора натяжения имеет вид реального дифференцирующего звена

y G т р тф. vv p« рн ) = y тз — р+1 - - < P+ 1 данная структура регулятора натя/ жения позволяет компенсировать большую постоянную времени объекта регулирования Т1, а точка излома асимптотической логарифмической амплитудной характеристики будет определяться как среднее геометрическое постоянных времени объекта регулирования, то есть т тT т

1Ф F

Описанное устройство для регулирования натяжения полосы на моталке листопрокатного стана позволяет уменьшить обрывность полосы за счет повышения устойчивости переходных процессов натяжения при прокатке толстых полос на малых скоростях. Устройство позволяет также увеличить выпуск продукции повышенной и высокой точности за счет увеличения быстродействия системы регулирования натяжения при прокатке тонких полос на высоких скоростях и использования данного устройства для регулирования толщины полосы путем изменения натяжения.

9 93314 второй вход которого подсоединен к второму выходу вычислительного блока, выход первого блока умножения, связанный с электроприводом моталки, подсоединен также к первому входу 5 блока с регулируемой постоянной времени, второй и третий входы которого подсоединены к второму и третьему выходам вычислительного блока, выход блока с регулируемой постоянной времени подсоединен с вторым входом пропорционального регулятора через второй ключевой элемент, вход управления которого так же, как и вход управления первого ключевого элемента, подсоединен к выходу коммутирующего блока, вход которого подсоединен к выходу блока сравнения, первый вход которого соединен с источником смещения, а второй вход — с выходом вто - 20 рого блока умножения, входы которого подсоединены к первому и второму выходам вычислительного блока.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качест- 25 ве блока с регулируемой постоянной

8 10 времени используется операционный усилитель, во входную цепь которого включен резистор, а в цепь обратной связи включены параллельно соединенные резистор и конденсатор, причем последовательно с конденсатором включен третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, при этом входная цепь операционного усилителя является первым входом блока с регулируемой постоянной времени, а пер" вый и второй входы четвертого блока умножения являются соответственно вторым и третьим входами блока с регулируемой постоянной времени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 310858, кл. В 65 Н 25/22, H 02 P 5/46, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

N 535699, кл. B 65 H 25/22, Н 02 Р 5/06, 1975 °

3. Авторское свидетельство СССР

У 463491, tea. В 21 С 47/00, 1973.

933148

17

raped

F

E(gg

ВНИИПИ Заказ 4009/8 Тираж 845 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,