Устройство регулирования положения гидронажимного механизма прокатной клети

1)925459 ОЛ ИСА НИЕ И,ЗОБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСеюа Саветскик Свциалистических Республик61) Дополнительное к авт. свид-ву 2) Заявлено 04.04.80 (21) 290454422 37/08 51)Л Кл з исоединением заявки гасударственный кемит(45) Дата опубликования описания О.05.82 СССР па делан изобретена и открытий(54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯОЖЕНИЯ ГИДРОНАЖИМНОГО МЕХАНИЗМ ПРОКАТНОЙ КЛЕТИ Изобретение касается автоматического управления прокатными станами.Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее первый сумматор, регулятор положения, электрогидравлический усилитель и датчик положения, причем выход регулятора положения соединен со входом электрогидравлического усилителя, а выход датчика положения - с входом первого сумматора 11,Недостатком такого устройства является неодинаково быстрое регулирование положения гидронажимного механизма при различных режимах работы, Время переходных процессов в отдельных режимах может превышать время при оптимальной настройке регулятора положения более чем в 3 - 5 раз. Это связано с изменением перепада давления на электрогидравлическом усилителе, работающем на несим- метричный гидроцилиндр одностороннего действия, какими являются цилиндры гидронажимного механизма.Целью изобретения является повышение быстродействия регулирования положения гидронажимного механизма при разньх перепадах давления на электрогидравлическом усилителе,Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее первый сумматор, регулятор положения, электрогидравлический усилитель и датчик положе ния, причем выход регулятора положениясоединен с входом электрогидравлического усилителя, а выход датчика положения - с входом первого сумматора, дополнительно содержит блок деления, первое и второе 10 динамические звенья, квадратичный преобразователь, компаратор, датчик давления жидкости гидроцилиндравторой сумматор и блок выделения модуля, причем выход первого сумматора соединен с первым входом блока деления, выход которого связан с входом регулятора положения, выход элсктрогидравлического усилителя через первый вход первого динамического звена сосдинен с входом второго динамического 20 звена, выход которого связан с вторымвходом первого динамического звена и с входом датчика положения, выход первого динамического звена соединен с входом датчика давления жидкости гидроцилинд ра, выход которого связан с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом компаратора, вход компаратора связан с выходом регулятора положения, выход второго сумматора че- ЗО рез блок выделения модуля соединен свходом квадратичного преобразователя, выход которого связан с вторым входом блока деления.На чертеже изображены структурнаясхема предложеного устройства регулирования и структура прокатной клети с гидронажимным механизмом (ПК),Они включают первый сумматор 1, выход которого соединен с первым входом блока 2 деления, выход последнего связан с входом регулятора 3 положения, выход которого соединен с входом электрогидравлического усилителя 4, который управляет величиной расхода Я жидкости, поступающей в гидроцилиндр нажимного механизма. Первое динамическое звено 5, соединенное с выход 0 м усилителя 4, характеризует процесс изменения давления Р жидкости в поршневой полости гидроцилиндра в зависимости от расхода жидкости в условиях загруженной прокатной клети; положение а, занимаемое гидронажимным механизмом, определяется выходом второго динамического звена 6, вход которого соединен с выходом звена 5 и измеряется датчиком 7 положения, выход которого соединен с входом сумматора 1, второй вход блока 2 связан с выходом квадратичного преобразователя 8, вход которого соединен с выходом блока 9 выделения модуля, вход этого блока связан с выходом второго сумматора 1 О, второй вход которого соединен через компаратор 11 с выходом регулятора 3, а первый вход - с выходом датчика 12 давления жидкости в гидро- цилиндре. Процессы в прокатной клети с гидронажимным механизмом для малых изменений координат ф Р, а могут быть описаны тремя уравнениями: уравнением усилий в клети, уравнением расхОда жидкости в гидроцилиндре и линеаризованным уравнением электрогидравлического усилителя. На основании этих уравнений передаточные функции динамических звеньев 5 и 6 могут быть представлены в следующем виде:у(о ) К,(Т,Р -1)Я (ТР)(ТзРа Яв = Р = С(Т Р+1где К - коэффициент;Ть Т 2, Тз, Т 4 - постоянные времени;5 - площадь поршня вгидроцилиндре;С - модуль жесткости клети.Устройство работает следующим образом,При изменении сигнала задания О . навыходе сумматора появляется напряжение,которое в блоке деления делится на корректирующий сигнал ск и далее поступает нарегулятор положения.(ць б посв Выходное напряжение С, приложенноек электромагнитной катушке электрогидроусилителя, вызывает протекание по. катушке соответствующей величины тока, пропорцио нально которому изменяется величина открытия дросселирующих отверстий, подсоединяющих поршневую полость гидроцилиндра или к магистрали с постоянным давлением напора или к сливной магистрали в за О висимости от направления тока по катушке(от полярности р). Подсоединение поршневой полости гидроцилиндра к напорной магистрали через дросселирующую щель определенной площади (режим напора) 15 приводит к появлению потока рабочей жидкости с определенным расходом из напорной магистрали в поршневую полость, при этом перепад давления на дросселирующей щели (на гидроусилитель) будет равен:20пп Рнгде Р - постоянное давление напора жидкости.При направлении расхода жидкости в 25 гидроцилиндр гидронажимной механизм перемещается в сторону увеличения усилия прокатки. При подсоединении поршневой полости к сливной магистрали (режим слива) рабочая жидкость под действием ус 30 лия прокатки вытесняется из поршневойполости на слив, нажимной механизм перемещается в сторону уменьшения усилия, при этом перепад давления на гидроусплителе равен;35Рпп -нсгде Р, - давление в сливной магистрали, которое можно принять равным нулю.40 Перемещение гидронажимного механизма будет продолжаться до тех пор, пока сигнал обратной связи Сос с выхода датчика положения не будет равен сигналу задания сз .45 Расход жидкости через гидроусилитель подчиняется закону прохождения жидкости через отверстие и в единицах, отне.сенных к базовым велнчинам, может быть определен как:6 -1/1 Р(Он - О,с) Кдля режима напора,когда Уз ) У- Ъ Р Я, - Ион) Кик5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 65 Я - номинальный расход жидкостичерез гидроусилитель;Уб - базовое напряжение системыуправления;К - коэффициент усиления пропорционального регулятора положения.Из приведенных уравнений следует, что"расход жидкости через тидроусилитель зависит от перепада давления на нем, который может меняться в широких пределах;это эквивалентно изменению в тех же пределах коэффициента усиления по контурурегулирования положения,Коэффициент усиления по контуру регулирования положения может быть получен неизменным, если:И,= 1 - Р - в режиме напора,О,= Р - в режиме слива.В этом случае при любом перепаде давления переходные процессы регулированияположения могут быть получены одинаковыми и оптимальными по быстродействию.Соответствующий режиму работы корректирующий сигнал У, вырабатываетсяследующим образом: в режиме напора выходное напряжение регулятора положения Ь, имеет положительную полярность,при этом выходное напряжение компаратора максимальное и в относительных единицах равно +1. Напряжение на выходедатчика давления имеет всегда отрицательную полярность, изменяется только по величине пропорционально давлению в гидроцилиндре и в относительных единицахможет быть записано - Р, Таким образом,на выходе алгебраического сумматора име.ют для режима напора: 1 - Р, а после блока выделения модуля и квадратичного пречlобразователя: 1 1 - Р. В режиме сливаменяется полярность У,; на выходе комнаратора напряжение становится равнымнулю, а на выходе алгебраического сумматора - Р, блок 9 выделяет модуль данного напряжения и после квадратичногопреобразователя появляется сигнал У,. ==РР .Компаратор выполняется на операционном усилителе с однополярным стабили.троном в обратной связи, что позволяет навыходе иметь напряжение или равное напряжению пробоя стабилитрона, или близкое к нулю в зависимости от полярностинапряжения на выходе регулятора давления, Выделение модуля осуществляетсяпри помощи одного операционного усилителя с коэффициентом, равным 1, и двухдиодов. Квадратичный преобразователь,осуществляющий операцию определениякорня квадратного из входной величины,реализуется на операционном усилителе и квадраторе, включенном в обратную отрицательную связь усилителя, Установка дополнительного датчика давления жидкости гидроцилиндра, используемого в предложенном устройстве, не требуется, так как в каждой системе управления гидронажнм ным механизмом имеются такие, датчики для регулирования давления в гидроцилиндре,Эффективность от использования предложенного устройства заключается в повышении быстродействия гидронажимното механизма при регулировании положения пли усилия прокатки в режимах работы, когда перепад давления на электрогидравлическом усилителе меньше номинального. Эффективность от внедрения на один непрерывный стан холодной прокатки соста-. вит 100 тыс. рублей,Формула изобретенияУстройство регулирования положения гидронажимного механизма прокатной клети, содержащее первый сумматор, регулятор положения, электрогидравлический усилитель и датчик положения, причем выход регулятора положения соединен с входом электрогидравлического усилителя, выход датчика положения соединен с входом первого сумматора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования положения гидронажи много механизма, оно дополнительно содержит блок деления, первое и второе динамические звенья, квадратичный преобразователь, компаратор, датчик давления жидкости гидроцилиндра, второй сумматор и блок выделения модуля, причем выход первого сумма. тора соединен с первым входом блока деления, выход которого соединен с входом регулятора положения, выход электрогидравлического усилителя через первый вход первого динамического звена связан с входом второго динамического звена, выход которого соединен с вторым входом первого динамического звена и с входом датчика положения, выход первого динамического звена связан с входом датчика давления жидкости гидроцилиндра, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которото связан с выходом компаратора, вход компаратора соединен с выходом регулятора положения, выход второго сумматора через блок выделения модуля связан с входом квадратичного преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока деления.Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:1. Рече 1 оргпеп 1 о 1 Нудгач 11 с Ко 11 Роз 1 11 опшд Эеч 1 се юй Еес 1 гоЬудгач 11 с Яесчочае Ка 1 асЬ 1 Гге 1 а 1, 24, 1975,11.925459 Составитель В. Авакова Редактор 3. Бородкина Техред А, Камышникова Корректор С. файн Тип. Харьк. фил. пред. Патент Заказ 407/331 Изд. М 130 НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5