Устройство автоматического регулирования толщины полосы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 51) В 37 02 СССРРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВ У Н АВТОРСНО и нкт" ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О(71) Киевский институт автоматиким. ХХУ съезда КПСС(56) 1. Фомин Г.Г., Дубейковский А.В.,Гринчук П.С. Механизация и автоматизация широкополосных станов горячейпрокатки. М., "Металлургия", 1979,с,125-126,2. Леонидов-Каневский Е.В., Лысенков Н.Г. Автоматическое регулированиетолщины полосы на стане 2000 Новолипецкого металлургического завода. -"Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленых установок". Тяжпромэлектропрое1 Ф 11, М., "Энергия", 1974, с,7-12.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ,содержащее измеритель усилия прокатки, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с измерителем усилия прокатки, а второйс задатчиком усилия прокатки, масштабный преобразователь, вход которогосоединен с выходом первого элементасравнения, фильтр эксцентриситетаопорных валков и позиционную следя-.щую систему нажимного механизма,включающую датчик и задатчик положения нажимного механизма, второй элемент сравнения, первый вход которогосоединен с датчиком, а второй-с -задатчиком положения нажимного механизма, регулятор положения, входкоторого соединен с выходом второго,элемента сравнения, и привод нажимно-. ИБО 10443 го механизма, вход которого соединен с выходом регулятора положения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, . оно дополнительно снабжено третьим элементом сравнения, блоком экстраполятора и блоком настройки коэффициентов экстраполятора, причем первый вход третьего элемента сравнения соединен с выходом масштабного преобразователя, второй и третий входы третьего элемента сравнения соединены соответственно с датчиком и задатчиком положения нажимного механизма, а выход через фильтр эксцентриситета валков - с входом блока экстраполятора, первый и второй управляющие входы блока экстраполятора соединены соответственно с первым и вторым входами блока наст. ройки коэффициентов, а выход блока экстраполятора соединен с третьим входом второго элемента сравнения.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок экстраполятора содержит первый и второй блоки умножения, интегратор и алгебраический сумматор, причем первые входы блоков умножения соединены между собой и являются входом блока экстраполятора, вторые входы первого и второго блока умножения являются соответственно первым и вторым управляющим входами экстраполятора, выход первого блока умножения через интегратор соединен с первым входом алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, а выход является выходом блока экстраполятора.Изобретение относится к автоматИ= зации прокатного производства, а именно к автоматическому регулированию толщины полосы на станах горячей прокатки.Известен регулятор толщины, ра" ботающий по методу Симса-Головина и содержащий каналы вычисления упругой деформации клети по усилию прокатки и позиционные следящие системы нажимных устройств Г 1 .Недостатком устройсФва является то, что оно подавляя отклонения 1 О толщины полосы, вызванные возмущениями со стороны подката, увеличивают разнотолщинность, обусловленную возмущеннями со стороны прокатной клети, э частности эксцентриситетом опорныхвалков, в результате чего увеличивается дисперсия отклонения толщины полосы от заданного значения. Указан-О ный недостаток частично устраняется включением в канал усилия прокатки регулятора различных фильтров эксцентриситета валков.Наиболее. близким по технической25сущности и достигаемому результатук предлагаемому является устройство,содержащее нелинейный фильтр эксцентриситета н канале вычисления упругойдеформации клети, измеритель усилияпрокатки, первый элемент сравнения,первый вход которого соединен с измерителем усилия прокатки, а второйс задатчиком усилия прокатки, масштабный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого .элемента сравнения, фильтр эксцентриситета опорных валков, вход которогосоединен с выходом масштабного преобразователя, и позиционную следящую 4 Осистему нажимного устройства, включающую второй элемент сравнения,первый вход которого соединен с выходом фильтра эксцентриситета валков,датнк и задатчик положения нажимных винтов, соединенных соответственно с вторым и третьим входами элемента сравнения, регулятор положения,вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения, и приводнажимного устройства, вход которого"оединен с выходом регулятора полонения.Нелинейный Фильтр эксцентриситетавалков представляет собой электроннуюмодель люфта с шириной петли, равной амплитуде эксцентриситета валков.Такой фильтр осуществляет ступенчатое преобразование входного сигналас частотой квантования, равной частоте эксцентриситета валков, благодаря 6 Очему эксцентриситетная составляющаясигнала усилия прокатки позиционнойсистемой не отрабатываетея 2 3,Однако при этом возмущения, обламдающие градиентомтемпературный клик или "глиссажная метка" отрабатываются регулятором с существенной недокомпенсацией, что приэодит к снижению точности регулирования толщины полосы, Это объясняется тем, что нелинейный фильтр зксцентриситета валков, Фиксируя упругую деформацию клети в момент очередного экстремума эксцентриситета, до следующего экстремума эксцентриситета сохраняет неизменный сигнал задания на входе позиционной системы нажимных винтов, В результате до следующей фиксацииизвестный регулятор толщины"не в состоянии скомпенсировать как приращение упругой деформации, вызванное возмущением со стороны подката, так и приращение упругой деформации, вызванное перемещением нажимного устройства в интервале между двумя экстремумами эксцентриситета валков, Последнее обстоятельство особенно важно при регулировании толщины полос, жесткость которых в несколько раз превышает жесткость прокатной клети, Перемещение нажимного устройства, необходимое для компенсации возмущения со стороны подката, в (1+с) раз больше, чем первоначальное изменение упругой деформации клети лР/п(с - отношение жесткости полосы к жесткости клети), однако на первом такте эксцентриситета валков привод нажимных винтов отрабатмаает аре(т, аа втором - (т+ , ),на .й-ом 14 - -.,Очевидно, что т(1 фЬв1+ - =1 фо(, однако при "боль - ъСО 1 1 (1 ф 00йшем значении с требуется много тактов работы регулятора, в результате чего динамическая точность его работы низка.Цель изобретения - повышение точности регулирования толщины полосы.Указанная цель достигается тем, что устройство автоматического регулирования толщины полосы, содержащее измеритель усилия прокатки, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с измерителем усилия прокатки, а второй - с задатчиком усилия прокатки, масштабный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого .элемента сравнения. фильтр эксцентриситета валков и позиционную следящую систему нажимного механизма, включающую датчик и задатчик положения нажимного механизма, второй элемент сравнения, первый вход которого соединен с датчиком, а второй -. с задатчиком положения нажимного механизма, регулятор положения, вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения, и привод нажимного механизма, вход которого соединен с выходом регулятора положения, дополнительно снабжено третьим элементом сравнения, блоком экстраполятора и блоком 5 настрайки коэффициентов экстраполятора, причем первый вход третьего элемента сравнения соединен с выходом масштабного преобразователя, второй и третий входы третьего элемен 10 та сравнения соединены соответственно с датчиком и задатчиком положения нажимного механизма, а выход через фильтр эксцентриситета валков - с входом блока экстраполятора, первый 15 и второй управляющие входы блока экстраполятора соединены соответственно с первым и вторым выходами блока настройки коэффициентов, а вы., ход блока экстраполятора соединен с третьим входом второго элемента сравнения.Кроме того, блок экстраполятора содержит первый и второй блоки умножения, интегратор и алгебраический сумматор, причем первые входы блоков умножения соединены между собой и являются входом блока экстраполятора, вторые входы первого и второго блока умножения являются соответственно первым и вторым управляющими входами экстраполятора, выход первого блока умножения через интегратор соединен с первым входом алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока 35 умножения, а выход является выходом блока экстраполятора.Введение третьего элемента сравне.ния позволяет на его выходе получить сигнал, пропорциональный отклонению 40 толщины полосы от заданного значения, а введение блока экстраполятора, включенного на выход нелинейного фильтра эксцентриситета валков, позволяет в момент Фиксации очередного отклонения толщины полосы от заданного значения вычислить то положение нажим- ного механизма, в которое необходимо прийти к моменту следующей фиксации для полной компенсации отклонения толщины с учетом изменения упругой деформации клети за счет перемещения нажимных винтов.Введение блока настройки коэффи-циентов экстраполятора позволяет точно установить коэффициенты экстрапо лятора с учетом предполагаемой жесткости прокатываемой полосы и частоты эксцентриситета валков.Таким образом, введение новых блоков и связей между ними позволяет 60 предсказать изменение упругой деформации клети в ненаблюдаемом интервале времени и сформировать такой закон управления позиционной следящей системой нажимных устройств, чтобыу к моменту следующей фиксации откло,нения толщины полосы предыдущееотклонение было полностью скомпенсировано регулятором толщины. Благодаря этому достигается увеличениединамической точности регулирования толщины полосы.На Фиг.1 приведена блок-схемапредлагаемого устройства; на Фиг,2 пример реализации блока-экстраполятора.Устройство содержит измеритель 1усилия прокатки, первый элемент 2сравнения, первый вход которого соединен с выходом измерителя 1, а второй - с задатчиком 3 усилия прокатки масштабный преобразователь 4,вход которого соединен с выходомпервого элемента сравнения, позиционную следящую систему 5 нажимного устройства, включающую датчик 6 положениянажимных винтов 7, соединенных с при-.водом 8, регулятор 9 положения, выход которого соединен с входом привода 8, и второй элемент 10 сравнения,первый и второй входы которого соединены соответственно с датчиком 6 и.задатчиком 11 положения нажимныхвинтов, а выход - с входом регулятора 9 положения, третий элемент 12сравнения, первый вход которого соединен с выходом масштабного преобразователя 4, второй и третий входы элемента 12 сравнения соединены соответственно с.датчиком 6 и задатчиком 11 положения нажимных винтов.,фильтр 13 эксцентриситета валков,вход которого соединен с выходомтретьего элемента 12 сравнения,блок 14 экстраполятора, вход которого соединен с выходом фильтра 13,блок 15 настройки коэффициентов экстраполятора, первый и второй выходыкоторого соединены соответственнос первым и вторйм управляющими входами блока 14 экстраполятора, а вы"ход блока 14 экстраполятора соединен с третьим входом второго элемента 10 сравнения. Нажимные винты7 воздействуют на полосу 16 черезвалки 17,Блок 14 экстраполятора (Фиг,2)может содержать блоки 18 и 19 умножения, первые входы которых соеди.нены между собой и являются входомблока 14 экстраполятора, а вторыеявляются соответственно первым Ивторым управляющими входами блока14, интегратор 20, вход которогосоединен с выходом блока 18 умножещния, и алгебраичесКий сумматор 21,первый и второй входы которого соединены соответственно с выходамиблока 19 умножения и интегратора20, а выход является выходом блока 14. Блок 15 настройки коэффициентов экстраполятора может представлять собой два независимых регули 1044 303руем, х ис.точцика зталоого цанряж ни я, на стра и я амых оператором- технологом, либо цифооаналогояые преобразователи управляющей вычислительной машины стана.Устройс:тно работает следующим 5 образом.Сигнал усилия прокатки от измерителя 1 сравнивается в элементе 2 сравнения с заданным значением усилия прокатки от задатчика 3 и с вы хода элемента 2 сравнения ".игнал отклонения усилия прокатки от заданного значения поступает на вход масштабного преобразователя 4. С выхода масштабного преобразователя 4 сигнал, пропорциональный изменению упругой деформации клети, поступает на первый вход элемента 12 сравнения, на второй и третий входы которого поступают сигналы, пропорциональные заданному от задатчика 11 и фактическому положению нажимных винтов 7 от датчика 6. С выхода элемента 12 сигнал, пропорциональный отклонению толщины полосы от заданного значения,25 поступает на вход нелинейного фильтра 13 эксцентриситета, где преобразуется в ступенчатый сигнал с частотой квантования, равной частоте эксцентриситета валков. Указанный ступенчатый сигнал через блок 14 экстраполятора поступает на вход позиционной следящей системы 5 нажимных винтов 7, Параметры блока экстраполятора настраиваются блоком 15 настройки таким образом, чтобы З 5 при изяестной скоро:ти проа пч,: - тотек;центриситета цалкн 1и ж, ткотц црокатываемой поло:ы к мою.цту следующего квантования позиционная следящая система 5 цажимцых винтов 7 отработала сигнал ошибки по толщине с учетом изменения упругой деформации клети, вызванной этим перемещением нажимных винтов 7, 13 частности, при выполнении блока 14 экстраполятора в виде пропорционально-интегрального звена с перестраиваемыми параметрами (Фиг,2 соотношение пропорциональной и интегральной частей выбирается из условия минимизации дисперсии толщины на выходе устройства.Таким образоМ, введение в устройство дополнительного элемента сравнения, блока экстраполятора и блока настройки коэффициентов экстраполятора повышает точность регулирования толщины полосы.Применение изобретения на непрерывном тонколистовом стане горячей прокатки обеспечит уменьшение среднеквадратической ошибки регулирования толщины на 0,005 мм, что позволит вести прокатку полос с дополнительным приближением к границе минусового допуска на 0,01 мм.Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства обеспечивается увеличением выхода годного проката и составляет 240 тыс.руб. на 1 млн. т продукции, реализуемой по теоретическому весу.10443 б 3 Составитель Ю, Рыбьеведактор А. Курах Техред М,Надь Корректор О. Тигор 4 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 7417/7 ВНИИПИ Госуда по делам 113035, Москв