Устройство для фильтрации сигнала толщины и натяжения полосы на прокатном стане

,ЭАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 21) 3379058/22-0222) 11.01.82(71) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения произ- водственного объединения "Уралмаш" (531 621. 771 065 (088, 8)561 1. Нелинейные корректирующие, устройства в системах автоматического управления, Под ред, Е.П.Попова. "Машиностроение", 1971, с. 197-206, рис, 5.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛА ТОЛЩИНЫ И НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ НА ПРОКАТНОМ СТАНЕ, содержащее блок сигнатуры и умножитель, первый вход которого соединен с входом блока сигнатуры и служит входом фильтра, а выход умножителя является выходом фильтра, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения Фазовых и нелинейных искажений сигнала толщины и натяжения полосы,оно дополнительно содержит три Формирователя импульсов, интегратор со сбросом в нулевое, состояние, датчик скорости прокатки, четыре ключа, два запоминающих анадрговых блока, повторитель и селектор большего сигнала; причем выход первого формирователя подсоединен к входу сброса интегратора, вход интегратора подсоединен к датчику скорости прокатки, выход интегратора соединен с входом повторителя через первый ключ, первый запоминающий аналоговый блок и третий ключа также через второй ключ, второй запоминающий аналоговый блок и четвертый ключ, выходы второго и третьего Формирователей соединены с управляющими входами первого и второ го ключей, а выход блока сигнатуры соединен с входами Формирователей и управляющими входами третьего и четвертого ключей, входы селектора бол щего сигнала соединены с выходами и тегратора и повторителя, авыход селектора большего сигнала с другим входом умножителя.1024133 Изобретение относится к автоматиэа.,ции производственных процессов,а именно автоматическому регулированию толщины и натяжения полосы настанинах холодной прокатки листа идругих прокатных станах.5На станах холодной прокатки листабыстродействие систем регулирбнанияограничивается значительным уровнемвозмущающего сигнала, который находится в полосе пропускания системы 10регулирования и усиливается системойдо нежелательных значений, в результате чего не уменьшаются, а дажеувеличиваются отклонения толшины инатяжения полосы, а также понышается износ механизмов клетей, накоторые воздействуют регуляторы(главные привода, нажимные устройства). Для уменьшения воздействияуказанных возмущающих сигналов на у 0сйстему регулирования в нее включают соответствующий фильтр.Линейный фильтр, включенный в контур регулирования, одновременнос подавлением высокочастотных сигналов уменьшает запас по фазе в контуререгулирования, ввиду чего приходится уменьшать общий коэффициент усиления по контуру регулирования, следовательно, и быстродействие.Наиболее близким к изобретению.является псевдолинейный фильтр, укоторого нет жесткой взаимосвязимежду амплитудной Ъ Фаэовой характеристикой.В таком фильтре возможно получитьподавление усиления с ростом частотыпри значительно меньшем сдвиге по. Фазе, чем в линейном фильтре. Фильтрвключает в себя последовательно соединенные блок сигнатуры, линейный 40фильтр, блок выделения модуля и умножитель, второй вход которого соединен с входом блока сигнатуры и служитвходом фильтра, а выход являетсявыходом фильтра 1145Недостатком фильтра является полУчаемое в нем отставание по фазе, дос"тигающее почти 20 ф, на частах вблизиграницы полосы пропускания. Этот сдвигпо Фазе снижает Устойчивость замкнутого контура регулирования.Вторым недостатком является искажение формы сигнала при прохожденииего через данный фильтр ( внесение высших гармоник. в выходной сигнал фильтра ) иэ-за периодического спадания донуля выходного сигнала блока выделе- .ния модуля с частотой, н 2 раза большей, чем частота входного сигналафильтра. При перемножении. входного сигнала фильтра и сигнала блока 60выделения модуля на выходе фильтраполучается сигнал, форма которогосущественно отличается от Формы входного сигнала. Дополнительным следствием этого является одновременное 2./искажение постоянной составляющейсигнала и снижение коэффициента передачи по постоянной составляющей,что ухудшает отработку возмущенийнизкой частоты.Цель изобретения - уменьшение фановых и нелинейных искажений сигнала толщины и натяжения полосы,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для,фильтрациисигнала и натяжения полосы на прокатном стане, содержащее блок сигнатуры и умнвжитель, первый вход которого соединен с входом блока сигнатуры и служит входом фильтра, а выходумножителя является выходом Фильтра,дополнительно содержит три формиронателя импульсов, интегратор со сбросом в нулевое состояние, датчик скорости прокатки, четыре ключа, двазапоминающих аналоговых блока,повторитель и селектор большегосигнала, причем выход первого формирователя подсоединен к входусброса интегратора, нход .интегра"тора подсоединен к датчику скорости.прокатки, выход интегратора соединенс нходом повторителя через первыйключ, первый запоминающий аналоговый блок и. третий ключ, а также череэ .второй ключ второй запоминающийаналоговыйблок й четвертый ключ,выходы второго и третьего формирователей соединены С управляющими входами первого и второго ключей., а выход блока сигнатуры соединен с входами Формирователей и управляющимивходами третьего и четвертого ключей, входы селектора большего сигнала соединены с выходами интегратора и повторителя, а выход селектора большего сигнала с другим входом умножителя.На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства,На фиг.2 - диаграмма сигналовна выходах блоков для различных входних сигналов цУстройство включает в себя блок 1 сигнатуры и умножитель 2, первыйвход .которого соединен с входом блока сигнатурыи служит входом фильтра,выход умножителя 2 является выходом фильтра. К выходу блока 1 сигнатуры подключены входы формирователей 3-5 импульсов. Датчик 6 скорости прокатки подключен к входуинтегратора 7, .квходу сброса интегратора 7 подключен формирователь ЗВыход интегратора7 соединен ключами 8 и 9, входы котбрых подключены к формирователям4 и 5, с входами аналоговых запоминающих блоков 10 и 11, выходы этих блоков соединены ключами 12 и 13,входыкоторых подключены к блоку 1,с входом повторителя 14. Выходы ичтегратора 7 и повторителя 14 поступают на входы селектора 15 большегосигнала, выход которого поступает на,второй вход умножителя 2.Напряжение на выходе блока 1 сигнатуры(.0 ) имеет, вид прямоугольников с постоянной амплитудой, частотакоторых зависит от частоты входногосигнала, а скважинность - от наличияао.входном сигнале постоянной составляющей.В моменты изменения полярности на(по отношению.к .периоду входного сигнала) импульсы. При этом второй формирователь .4 выдает импульс толькопосле отрицательного фронта блока 15сигнатуры, а третий формирователь5 выдает имнульс только после поло.жительного фронта блока сигнатуры.,т.е. каждый иэ этих формирователейвьщает импульс один раз за периодвходного сигнала. Первый формирова.тель 3 выдает импульс после каждогофронта ( и положительйого и отрицательного) блока сигнатуры со сдвигом,несколько больиим длительностиимпульсов формирователей 4 и 5,т,е; формирователь 3 выдает импульспосле каждого импульса Формирователей4 и 5. На фиг.2: приведены выходныенапряжения Формирователей ( О), по"лярности импульсов показаны условно; ЗОположительные у формирователей4 .и 5 и отрицательные уФормирователя 3. Действительная полярность.импульсов Формирователей 4 и 5 должна .быть такой,;чтобы открывать ключи 8 и 9, .а формирователя 3, чтоыпроизводить сброс, интегратора 7. На вход интегратора 7 .поступаетсигнал датчика 6 скорости прокатки, 40при каждом изменении полярности входного сигнала (после каждого переброса блока 1 сигнатуры ) формирователь .3 производит сброс .интегратора 7до нуля, после чего напряжение интегратора:7 О линейно возрастает доследукзаего переброса блока 1 сигна"туры. При каждом изменении полярности входного сигнала перед сбросоминтегратора поочередно импульсамиФормирователей 4 и 5 открываютсяключи 8 и 9 и конечное напряжениеинтегратора 7 за предшествующеевремя поступает на вход аналоговыхзапоминающих устройств (АЗУ) 10.и.11. В каждом иэ них конечное напря жение интегратора запоминается навремя одного периода, но благоДарясдвигу импульсов Формирователей 4и 5 (один после отрицательной другойпослЬ положительной полярности(О) бОнапряжение может быть разным приразной длительности импульсов положительной и .отрицательной полярностиблока 1 сигнатуры, т.е при несиммет-,ричном входном сигнале,Выходы АЗУ 10 и 11 соединяются ключами 12 и 13 с входом повторителя 14 ф кличи 12 и 13 управляются напряжением блока 1 сигнатуры, причем открываются поочередно напряжением положительной и отрицательной полярности. Чередование работы ключей 8, 9, 12 и 13 устанавливается таким, что ключ 8 эаьккается после полярности напряжения О 5, при которой был замкнут ключ 12,. а ключ 9 заимка ется после отрезка времени, когда был замкнут ключ 13Через ключи 12 и 13 напряжение АЗУ 10 и 11 поочередно через повторитель 14 поступает на один вход селектора 15, на другой вход которого поступает напряжение интегратора 7; большее из этих напряжение с выхода селектора 15( Ос) поступает на второй вход умножителя 2 и служит коэффициентом, на который умножается входной сигнал,Таким образом, интегратор, 7 производит измерение относительной длительности последовательно положительных и отрицательных импульсов блока 1 сигнатуры (относительной в том смысле, что масштаб измерения зависит от сигнала датчика б скорости про-. катки, т.е, выход интегратора пропорционален произведению длительности импульса и скорости прокатки). Тем самым учитывается технологический Фактор, что частота возмущений определяется длиной периода колебаний толщины полосы, Далее замеренная длительность импульса запоминается в виде напряжения и используется как коэффициент передачи Фильтра на следующей полуволне той же полярности входного сигнала.При низкой частоте входного .сигнала (больк 1 ая длительность импульсов) коэффициент передачи Фильтра будет максимальным (равным единице )1 при повышении частоты коэффициент передачи снижается (на Фиг,2 коэффициент передачи Фильтра 0,8, при этом отсутствует сдвиг сигнала по Фазе и высшие гармоники.ПГи несимметричном входном сигнале включающем низкочастотную или постоянную составляющую коэффициент передачи фильтра при различной полярности входного сигнала будет различным ввиду их разной длительности. Сигнал полярности с меньшей длительностью полуволн подавляется сильнее (фиг.,2). В результате этого размах пульсаций подавляемого сигнала уменьшается так же, как и при отсутствии постоянной составляющей, а постоянная составляющая уменьшается в значительно меньшей степени и может даже увеличиваться. Рак, в конкретном случае, приведенном на фиг;2, размах пульсаций выходного сигнала составляет 0,87 от размахапульсаций входного сигнала, а посто,янная составляющая выходного сигнала от входного сигнала, Благодаря этому уменьшается ненужное воздействие технологического регулятора по высокой частоте и сохраняется необходимое 5 воздействие по низкой частоте, что повышает эффективность регулирования. Сдвига сигнала по Фазе нет, искажение сигнала весьма мало.Селектор г 5 дает возможность при 10 увеличении длительности полупериода увеличивать коэффициент передачи Фильтра в этом же полупериоде.Опытный образец предлагаемого устройства выполнен на четырех опе рационных усилителях, четырех полевых транзисторах разной проводимости и стандартном множителе.Устройство прошлоопытное опробование всистеме регулирования толщины на 20 непрерывном стане холодной прокатки.Результаты испытаний подтвердили,что постваленная цель достигнута ( исключен сдвиг фазы, повышен коэффициент передачи по постоянной составляющей, вместе с тем выполняется эффективное амплитудное подавление высокочастотных колебаний в системе регулирования. Это дало возможность повысить коэффициент усиления и быстродействие регулятора толщины, следовательно точность регулирования.Эффективность от использования устройства в системах регулирования толщины и натяжения полосы заключается вулучшении качества полосы (выхода высокосортной продукции, уменьшениичисла обрывов и т.д.) . Экономическаяэффективность от внедрения на одиннепрерывный стан холодной прокаткисоставит 320 тыс.руб,1024133 Составитель В.ЭтингенТ,Киселева Техред Ж.Кастелевич. Корректор Л.Бокша ак каз Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 282/б Тираж 816 ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и 13035,Москва, Ж, Раушска Подписитета СССРткрцтийнаб., д.4/5