Устройство для компенсации эксцентриситета валков при автоматическом регулировании толщины полосы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1 В 37 02 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТ ВТОРСНОМУ СВ одом лока оеди асто т срым о с ав т низ- ско- ойкой рос ств СУДАРСТЯЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) Е.В . Леонидов-Каневский (71) Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПСС.2, Авторское свидетельство СССР 9 818691 кл. В 21 В 37/02, 1981, (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ВАЛКОВ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ТОЛЩИ-НЫ ПОЛОСЫ, содержащее следящую систему, включающую последовательно соединенные сумматор и интегратор, охваченные отрицательной обратной связью, компаратор, первый вход ко- торого соединен с выходом сумматора, а выход - с управляющим входом интегратора, и блок модуля, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы и упрощения конструкции устройства, оно дополнительно содержит перестраиваемые по частоте фильтры высокой и ,низкой частот, причем вход фильтра высокой частоты также соединен с выЯО 1033247 А сумматора, а выход - с вх модуля, выход блока модул ен с входом Фильтра низко ы, выход .которого соедине входом компаратора; а уп входы фильтров высокой и стот соединены с датчиком прокатки, введенным в уст 2. Устройство по п. 1, о т .л ич а ю щ е ес я тем, что перестраиваемые по частоте фильтры высокой и низкой частот состоят каждый из последовательно соединенных соответ ствеино второго и третьего суммато" ра и второго и третьего интеграторов охваченных отрицательными обратными связями, и широтно-импульсного модулятора, причем входы широтно-импульсных модуляторов являются управляющими входами фильтров, а выходы соединены с управляющими входами второго и третьего интеграторов, входами фильтров являются входы второго и третьего сумматоров, выходом Фильтра высокой частоты является выход вто" рого сумматора, а выходом фильтра низкой частоты является выход третьего интегратора,Изобретение относится к прокатному производствуа именно к устройствам автоматического регулированиятолщины полосы на широкополосныхстанах,Известно устройство для компенсации (фильтрации) сигнала эксцентриситета валков, содержащее в каналах.усилия прокатки различные частотныефильтры, например, нижних частот 1 3.Недостатком такого устройства яв" 10ляется то, что для эффективного подавления сигнала эксцентриситета валков необходимы такие постоянные времени, которые вызывают значительныеФазовые сдвиги полеэной составляющей усилия прокатки. Это приводит кувеличению динамической погрешностирегуляторов толщины, а следовательно,к снижениюточности Регулирования.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройство,содержащее измеритель усилия прокатки, первый сумматор, первую следящую систему, включающую второй сумматор и первый интегратор, охваченныеотрицательной обратной связью, первый источник опорного напряжения,дифференцирующий блок, ключ, два блока определения модуль-функции, вторуюследящую систему, содержащую третийсумматор, и второй интегратор, охваченные отрицательной обратной связью,четвертый сумматор, компаратор, пер.вый элемент задержки, причем выходизмерителя усилия прокатки соединен З 5со входом второго сумматора первойследящей системы, выход которого .соединен со входами дифференцирующего блока, второго блока определениямодуль-функций и первого интегратора,выход дифференцирующего блока соединен со входом ключа, выход которого соединен со входомпервого блока определения модульФункции, выход первого блока определе 5ния модуль-Функции соединен с первымвходом третьего сумматора второйследящей системы, выход которого соединен со входом второго интеграторавторой следящей системы, выход второго интегратора второй. следящейсистемы соединен с первым входомчетвертого сумматора, второй входкоторого й второй вход третьего сумматора соединены с выходом первогоисточника опорного напряжения, выход 5-четвертого сумматора соединен с первым входом компаратора, второй входкоторого соединен с выходом второгоблока определения модуль-функции,выход компаратора соединен с управляющим входом первого интеграторапервой следящей системы и входом пер;вого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входомключа. 65 устройство работает следующим образом.Сигнал усилия прокатки поступает на вход первой следящей системы, выходной сигнал которой является выходом устройства, Интегратор первой следящей системы имеет два режима работы ф 1 Интегрированиеф и Память, в зависимости от сигнала на его управляющем входе, В исходном состоянии интегратор находится в режиме фПамятьф. В процессе работы устройства из выходного сигнала второго сумматора, соответствующего текущему отклонению усилия прокатки от запомненного первым интегратором значения, выделяется составляющая, обусловленная эксцентриситетом валков, путем дифференцирования этого сигнала и определения его модуль- функции. Затем эта составляющая поступает на первый вход третьего сумматора, на второй вход которого поступает величина опорного напряжения, равная первоначально установленной зоне нечувствительности, Вторая следящая система, состоящая из третьего сумматора и второго интегратора, осуществляет усреднение и сглаживание сигнала эксцентриситета валков и корректировку первоначально заданной эоны нечувствительности от первого источника опорного напряжения. Компаратор сравнивает модуль- функцию сигнала отклонения усилия с зоной нечувствительности и в случае превышения им зоны нечувствительности переключает первый интегратор в режим интегрирования. Зона нечувствительности определяется только в режиме интегрирования первого интегратора с выдержкой времени на переходный процесс, что достигается с помощью ключа и элемента задержки 2 ,Недостатками этого устройства являются низкая точность, особенно при переменной скорости прокатки, большая сложность и, как следствие, трудность настройки и невысокая надежность устройства.Низкая точность при переменной скорости прокатки обуславливается тем, что сигнал эксцентриситета валков выделяется иэ полного сигнала отклонения усилия прокатки путем дифференцирования последнего. Аналогично, сглаживание и усреднение сигнала эксцентриситета осуществляется вторым интегратором, Ясно, что величина сигнала на выходе дифференцирующего блока зависит от частоты этого сигнала. При переменной скорости прокатки, а следовательно, и частоте эксцентриситета валков, сигнал электроситета выделяется с большой погрешностью и соответственно зона нечувствительности не будет соответствовать амплитуде этого сигнала, что необходимо для нормальной работы устройства.Аналогично, второй интегратор, осуществляющий сглаживание выпрямленного сигнала эксцентриситета;должен иметь большую постоянную времени, 5 соответствующую частоте эксцентриситета при минимальной возможной скорости прокатки. А при увеличении скорости прокатки в пять и более раз, что характерно, например, для непре рывных станов холодной прокатки, интегратор не успевает следить за изменением амплитуды эксцентриСитета валков, что также приводит к увеличению погрешности устройства, 15Сложность устройства определяется наличием тринадцати сложных блоков, многие из Которых, например эталонные источники, элементы задержки и др., подлежат параметрической настройке.Целью изобретения является повышение точности работы устройства при одновре- менном упрощении его конструкции.Указ анная цель достигаетс я тем, что устройство для компенсации эксцентриситета валков при автоматическом регулировании толщины полосы, содержащее следящую систему, включающую последовательно соединенные сумматор и интегратор, охваченные отрицательной обратной связью, компа- З 0 ратор, первый вход которого соеди- . нен с выходом сумматора, а выходс управляющим входом интегратора, и блок-модуля, дополнительно снабжено перестраиваемыми по частоте 35 фильтрами высокой и низкой частот, причем вход фильтра высокой частоты также соединен с выходом сумматора, а выход - с входом блока модуля, выход блока модуля соединен с входом фильт 0 ра низкой частоты, выход которого соединен с вторым входом компаратора, а управляющие входы фиЛьтров низкой и высокой частот соединены с датчиком скорости прокаткиу введенным в устройство 45Поставленная цель достигается также тем, что перестраиваемые по частоте фильтры высокой и низкой частот состоят,каждый иэ последовательно соединенных соответственно второго и третьего сумматора и второго и третьего интеграторов, охваченных отрица-. тельными обратными связями, и широтно-импульсного модулятора, причем входы широтно-импульсных модуляторов являются управляющими входами Фильт ров, а выходы соединены с управляющими входами второго и третьего интеграторов, входами фильтров являются входы второго и третьего суммато- ров, выходом Фильтра высокой частоты 60 является выход второго сумматора, а выходом фильтра низкой частоты является выход третьего интегратора,Введение в канал настройки эоны нечувствительности компаратора пере . 65 страиваемых по частоте фильтров высокой и низкой частот позволяет прилюбой скорости прокатки выдерживатьпостоянным произведение Тфыэ, гдеТФ - эквивалентная постоянная Фильтра, м - частота эксцентриситетавалков, благодаря чему амплитудасигнала на выходе Фильтра высокихчастот и соответственно на второмвходе компаратора (выход Фильтра низкой частоты) не зависит от скоростипрокатки и всегда равняется амплитуде эксцентриситета валков. Благодаряэтому можно исключить дополнительныестабилизирующие блоки и связи (ключ,элемент задержки, четвертый сумматор,источник опорного напряжения и т.д.),т.е, упростить устройство.Исполнение перестраиваемых фильтров высоких и низких частот в видепоследовательно соединенных сумматора и интегратора, управляемых широтно-импульсным модулятором, позволяетосуществить линейную зависимость между полосой пропускания фильтров искоростью прокатки и унифицироватьконструкцию устройства в целом. Частота широтно-импульсного модуляторавыбирается на несколько порядковвыше верхней частоты эксцентриситета.валков. Отношение Ю/Т у широтноимпульсного модулятора, где Г времявыдачи управляющего сигнала и соответственно время нахождения второгои третьего интеграторов в режиме интегрирования, а Т - полный периодколебаний модулятора,- пропорционально управляющему сигналу (скоростипрокатки). Благодаря этому эквивалентная постоянная интегрированиявторого и третьего интеграторовуменьшается обратно пропорциональноскорости прокатки, а следовательно,произведение Т.м остается постоянэным, Таким обраЗом, введение новыхблоков и связей позволяет увеличитьточность работы устройства при Од"новременном упрощении его конструкции,на фиг.1 приведена функциональнаясхема устройства; на фиг.2 - вариантисполнения перестраиваемых фильтров.высокой и низкой частот,Устройство содержит следящую сйстему, состоящую из сумматора 1 и интегратора 2, охваченных отрицательной обратной связью, компаратор 3;первый вход которого соединен с выходом сумматора 1 а выход суправ"ляющим входом .интегратора 2, блок 4модуля, перестраиваемые по частотефильтры высокой 5 и низкой б частот,прием вход фильтра 5 высокой часто"ты соединен с выходом сумматора 1, авыход - со входом блока 4 модуля,выход блока 4 модуля соединен совходом фильтра б низкой частоты, выход которого соединен со вторым вхо1033247 ВНИИПИ Заказ 5513/12 Тираж 816 Подписно филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 дом компаратора 3, первый вход сумма-тора 1 соединен с датчиком усилияпрокатки 7, управляющие входы фильтров б низкой и 5 высокой частотысоединены с датчиком 8 скорости прокатки, а выход интегратора является 5выходом устройства.Перестраиваемые по частоте фильтры высокой 5 и низкой б частоты содержат (фиг.2) соответственно сумматор 9 и интегратор 10 и сумматор 11 10и интегратор 12, охваченные отрицательными обратными связями и широтноимпульсные модуляторы 13, входы которых соединены с датчиком 8 скорости прокатки, а выходы - с управляющими входами интеграторов 10 и 12.Устройство работает следующим образом,На выходе сумматора 1 выделяетсясигнал отклонения усилия прокатки2 Оот значения, запомненного интегратором 2, и поступает на первый входкомпаратора 3. Из этого сигнала вфильтре 5 высокой частоты выделяетсясоставляющая, вызванная эксцентриситетом валков, выпрямляется в блоке4 и сглаживается фильтром б низкойчастоты, С выхода фильтра б постоянный сигнал, пропорциональный амплитуде эксцентриситета валков, посту- ЗОпает на второй вход компаратора 3,Если сумма полезной составляющейсигнала усилия прокатки и сигналаэксцентриситета валков на первом входе компаратора 3 по модулю большесигнала, поступающего с фильтра б,компаратор срабатывает и переводитинтегратор 2 в режим Интегрирования. Интегратор отслеживает полез- ную составляющую сигнала усилия про.катки .до тех пор, пока не закроется компаратор 3 и не переведет интегратор 2 в режим Память. Частота среза фильтров 5 и б изменяется прямо пропорционально сигналу скорости прокатки, поступающему от датчика 8, так как скважность, сигнала широтно- импульсного модулятора 13 прямо пропорциональна скорости прокатки. Благодаря этому, чем больше скорость прокатки, тем большую часть периода модулятора интеграторы 10 и 12 находятся в режиме интегрирования, что равноценно уменьшению их эквивалентной постоянной интегрирования. Погрешность данного устройства в 2 раза меньше, чем у описанного выше, и составляет порядка 5 т по усилию прокатки или 10 мкмм по толщине, Благодаря этому уменьшается среднеквадратическое отклонение толщины полосы на 3 мкмм, что обеспечивает дополнительное приближение к нижней границе минусового допуска и увеличение выхода годного в среднем на 0,2,Расчетный экономический эффект составляет 80,000 тыс. руб, на каждый миллион тонн проката.Э = ЬА С .= - 10 т.80 руб/т,0,50 26100 В 80000 руб,где ДА - увеличение выхода готового,т;С - себестоимость 1 т листовогопроката, руб/т.-0,5 - коэффициент реализации проката по полезной площади,