Система автоматического регулирования продольной разнотолщинности полосового проката

(57) Цзобрет авгоматическ ны полосовог и -орячей пр Цель избрет тв регулРрсв шецнс сти псГО 1 СПОЕЗУЮ(21) 4488( 75/ (22) 30,09,88 (46) 07.01.91 нс ситс я к сцстемдмП ЕР С В Л Ц Р Я т ОЛ СЕтл при холоднойна стдцдх квдрто.говьше цие точ цос -одопноц рзнотоение от ого рег о прока окдтк дния пр сового тся опт кд палов минимиз проклтлимдл це регулирирвдт ця нлстрс;ов,:.ния) д 11( и рси егуляторов озволяюп.е азнотолшцн грлцичецийвел ОСУДАРСТВЕННЬ:Й КДМИТЕТ(71) Украинский заочный политехничес кий институт им. 1.ВСок(лова(56) Авторское сви;етельство СССР737044, кп. В 21 В 37,02) 1980, (545) ССТВ 1 А АВТО 1 АТ 1 сВС(0 Г 0 РГГУЛИР 0 ВА%5 Р 0 Оль 101) )АЗ(тси 1 ссти сХ 3 С 0 ВОГ( РАЙ(АТА Изобрегение оносится к системам автоматического регулировлция толшины полосового проката при холодной и горячей прокатке цл станах кварто,Гель изсбретеция - повьццецие точности регулирования продольной рлзнотолщи 5 ости полосового проката.а Фиг,представлена блок-схема системы автоматического регулирования продольной рлзнотолшинцости полосового проката; нл Аи, 2 - алгоритмическая схема двухканальной системы с единичными обратными связями; на фег. 3 - структурная схема оптимального регулятора.Система автоматического регулирования продольной рдзнотолинности проката иг, 1) содержит гидроцилиндр 1 1 предварительного напряжения кгети в подушках рабочих валков, рабочие полости которых гидравлически соединены с входом первого датчика 2 давления, гидроеилиндры 3 распора опорных валков в подушках опорных валков) рабочие полости которых гидравлически соединены с входом второго ости г 1)дклтл г 1 и усетцл л прлвлеция. 3 цл,датчика ч цаплеил и еьхоо( двухР,д -кадцгс серндолотнкд 5,;л гчик 6 полвсевя золотццкл, перги й с ум",гор7, перв вход которог сс;ццс с вьхо.опервого тчикс,5 длн цця, л выход ерез усилитель 8 - входлмц электроприволл 9 цл (мх идатчик. 10 тока. датчики 11 и 2 поЛоже ц 51 И С ксЪР ОСТИ цсжЛц 1 х ц ц 1 в ) второй, третий и четвертый суммторы 13-15, первый, второй ц третий интсгратрь 6-18, причем выход ц рог( интегратора 16 соединс и с .рыл входом перого сумматора 71 српм ахв дом второго сммлгорд 13 вых д ксторого ос едицец с вхогсм с рв го интегратора 16, а второй, трет, четвертый, пятый и шестой г)хоИ выходам:. датчиков 10-1" тока, Оложения нажимных винтов и скорости цлжим- НЫХ ВИНТОВ, СООтВЕтСтВЕННО ПЕРсГ датчика 2 давления и втсрсгс;лт(кл 4 давления, выходы первого и второ датчиков 2 и 4 давления сссеРце кроме того, соответственцо с псргчлц и вторыми входами третьего и чс гч; -того сумматоров 14 и 15, третий, четвертый и пятый входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами датчика 6 положения золотника,5третьего интегратора 18 и второго интегратора 17, выход второго интегратора 17, кроме того, соединен с третьим входом четвертого сумматора 15,выход которого соединен с входом третьего интегратора 18,Система работает следующим образомВо время настройки системы на за-данную толщину полосы система отключена При этом гидроцилиндры 1 подключены к насосной магистралн с постоянным давлением, а на выходе первого датчика 2 давления устанавливаютнулевой сигнал. С помощью электропривода 9 накимных винтов устанавливаюттребуемое начальное положение рабочихвалков, После начала прокатки и установления с помощью электроприводанажимных винтов заданной толщины по 1лосы гидроцилиндры 1 отключаются отнасосной станции с помощью запорногоклапана и система управления включается в работу,При изменении толщины полосы, на 3".пример, в сторону уменьшения изменяется положение. опор рабочих валкови, следовательно за счет эФфек".га"гидравлической лруниныл изменяетсядавление в замкнутой гидросистеметлокального предварительного напряже ния клети в сторону увеличения посравнению с исходно давлением. Этоизменение давления измеряется с по мощью датчика 2 давления,40Напряжение пропорциональноеоизменению толщины подката, с датчика2 давления, одновременчо подаетсяна входы первого и второго сумматоров 7 и 13 канала. электропривода на 45жимных винтов и на входы третьегои четвертого сумматоров 14 и 15 канала гндрораспора опорных валков.Более быстроцействунщий канал гидрсраспора опорных валков отрабатываетс 0разнотолщинность полосы, тем самы:уменьшая напряжение на выходе датчкг.2 давления, В то же время напряженияна выходе датчика 4 давления возрас-,тает за счет повышения давления вканале гидрораспора опорных валков, Напряжение снимаемое с выхода датчика 4, подается на входй первого и второго сумматороз 7 и 13 канала электропринода нажимных винтов. Полученные сигналы на первом и втором сумматорах 7 и 13 обеспечивают автономную отработку оазнотолщинности с помощью нажимных винтов до тех пор. пока напряжение на выходах датчиков 2 и 4 не примет прежних значений, Нажимные винты займут новое положение, а,цавление в гидросистемах каналов гид 1 ораспора опорных валков игидравлического предварительного напряжения клети примет прежнее значение, будут разгружены от мощной статической нагрузки и, следовательно,будут готовы к быстрому парированиювозмущений от подката,Рассмотрим реализацию оптимальныхоператоров двухканальной системы прислучайных входных сигналах, Так какпервый основной силовой канал электропрнвода нажимных винтов в двухканальной системе работает автономно,т,е. независимо от второго точногоканала гидрораспора опорных валков,то вначале может быть определен егооптимальный оператор, при которомдисперсия продольной разнотолщинностиодноканальной САРТ с каналом электропривода нажимных винтов будет минимальной, а затем необходимо синтезировать оптимальный оператор второготочного канала гидрораспора опорныхвалков, при котором дисперсия продольной разнотолщинности двухканальной системы будут минимальной,При синтезе оптимального оператора г,(р) (Фиг, 2) первого каналанеобходимо учитывать модель оператора объекта управления г,(р) первогоканала и ограничения на управляющеевоздействие 0 (1) первого канала.Выходная разнотолщинность Я в одноканальной системе может быть представлена в виде суммы эквивалентноговозмущающего воздействия Б б(с), равного продольной разнотолщинности гроката при отключенной системе, и изменения выходной разнотолщинности засчет работы первого каналаБ(с) = Б + Б .Выходная разнотолщннность измеряется с помощью канала гидравлического локального предварительного нап -ряжения клети с некоторой ошибкой1,), обусловленной погрешностямиизмерителя давления рабочего тела,а гакже износом шеек н эксцентриситетом рабочих валков,1618477 6фаоптимальный оператор первого каналав замкнутом состоянии: 20 50 Для линеаризованной модели задающее воздействие Б(1) равно нулю(продольная разнотолщинность должнабыть равной нулю).Выбирают оптимальный оператор5регулятора первого какала г(р), преобразующий входное воздействие Б 1(1:)++ Бь(г) + Б(г.) в управляющее П(е) дляобъекта управления г;(р) первогоканалаП, = г (р) Б(") + Б(е) + Г,таким образом, чтобы критерий ка- .чества1, = ИЕ+ 179. й .д15принимал минимальное значение,где И в весовой множитель.Представив оператор объекта управления в ниде отношеьия поливомовг 1 И(р) = В(р/Ар)уполучают следующее уравнение:А(р)Б(С) = П 1(е) + Вр)111,где П(С) = А(р)Б(с) - эквивалентное возмущающее воздействие.Тлк как приводной электродвигатель 25нажимных. винтов управляется по цепиякоря двигателя постоянного тока независимого возбуждения, то, пренебрегая малой постоянной времени оптими. зируемого контура тока в относительных единицах., имеютгр) - р 2 . В,.(р)что соответствует ограничению ускорения ажимных винтв или, в первомприближении, ограничению тока якорядвигателя,Формируют некоррелированные междусобой случайные сигналы возмущающеговоздействия продольной разнотолщинности Б(С) и помехи измерения 1(ь)от источников типа белого шума единичной интенсивности с помошью формирующих фильтров Ч(с) и Ч(р). Вспектре продолЬной разнотолщинностиприсутствуют достаточно высокие час 45тоты, однако учитывая, что первыйосновной канал электропривода нажимных винтов является сравнительно узкополосным инерционным каналом приего синтезе, оператор формирующегофильтра в первом приближении можетбыть принят в виде ЧаЧ (р) = -- -ь (Я+ р)(тр + 1) Измеритель толщины является достаточ но широкополосным по сравнению со спектром йродольной разнотолщинности.В этом случае, выполняя все необходимые действия, получают следующий Ьр+ Ью1 (р)Р + Срз + Ср + Ср + С,При реализации полученного оптимального оператора модель приводногоэлектродвигателя нажимных винтов отвхода системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователядо выхода - положение нажимных винтовили с учетом коэффициента передачипрокатной клети до выхода продольнойразнотолщинности Б(С) без учета достаточно малой постоянной времени,определяемой среднестатическим временем запаздывания тиристорного преобразователя, принимают в виде оператора третьего порядка, а регуля тор - интегрирующий усилитель (фиг.Э).Для размещения четырех корней харак-теристического уравнения в заданныеточки комплексной плоскости необходимо на вход системы подать четырепеременные состояния с некоторымикоэффициентами усиления. Техническив системе наиболее просто измеритьположение нлжимных винтов 6 , скорость вращения приводного электродвигателя Ы, ток якорной цепи 1, а также выходное напряжение операционногоусилителя Ч, которые и принимают вкачестве переменных состояния,В системе необходимо разместитьв заданные точки четыре полюса и одиннуль.,Чля того, чтобы избежать дифференцирования сигнала ошибки системы, крайне нежелательного при наличиипомех измерения подадим сигнал с выхода системы ва вход тиристорного,преобразователя с некоторым коэффициентом усилсвия ь , минуя интегрирующий усилитель регулятора, Приравняв соответствующие коэффициенты желаемого оптимального и реализуемогооператоров, получают некоторую искомую систему уравнений, решение которойпредставлено в виде рекуррентных соотношений= ь,т,т, /к 1 к-Ы,= (с,т, - 1)/тце= (СсРтэ - зЮ /тМ = (С,ттэ - Ь Ккт) /1 актРо= (Ь,1 ттэ - Р фьККт)/Кякт,М о= (Сотмт э - окк -ОК 11 К-/К Кт,Следует иметь в виду, что фактически в системе имеется усилитель измерителя толщины КВ, а также соот 1 6 :1 ч 1 /г ВР 1 стзую 1 цим 1 ксэффицисцтами перРдлчи обладают датчики положения К, скорости К. и точка К, поэтому 1 рактически в регуляторе требуется реализовать коэо 1 фициенты усиления9/К 1/Кз(ф =/К, (у, = М/КрЕсли при реализации оптимальных регуляторов необходимо учесть влияние противо ЗДС приводного электрсцвигателя (показано пунктиром на Фиг, 3), то в этом случае изменяются лишь коэффициентыж,= (С,Т,Т, - Р,К,К - САК,К/ /К К 11ь 1,=- (С,Т,ТЭК -. озтк - СК;КК)/К,Т.Аналогично может быть синтезироВэн канал гидрсраспсра спсрнььх Вал " коз. В этом случае модель электро- гидравлического привода от вхсда двухканального сервозолстцика до давления рабочего тела пропорционального изменению принимается В виде: К,(р)Я1 (Тр+ 1) Т,р+ )Оператор формирующего Ыпьтрапродольной разнстолщннности. Остаз -шейс после работы г 1 ервсго канала зяектрс:, ривода Важимнык зин:ов принимается,з виде 11 (1 - ,ЖР7(ш+ )Фна;1 сдятс 11 из Выра:.1 ск 1.11 экспоненци:ль;-.ксс инус н 1 й корреп 0 пионнсй д 1 ун с;11 яч К 1) =- 1 е СОВяп 1 р: кси 11 НВА ющей эк 1.пернменталькую ксрреляписцную Функцию продольной разкстолщиннос гя проката при одноканальной СЛРТ с Оэлектрспризсдсь 1 нажимных винтов.,1;ля реализации оптиг 1 ального регулятора второго канала Введены два интегратора 17 и 18 Я 111 г. 1), В качестве перемецныс состояний испсльзо" вались давление рабочего тела в гид . роцилиндрах канала идрораспора спор: ных Валков измеряемого дат:ика 11 положение золотника измеряемого да - чиком 6, и выходкые напряжения интегратсров 17 и 18.Таким образом в системе реализованы оптимальные операторы каналов что поэзсляет существенно уменьшитьдисперсию продольной разнстолщинносФормула изобретения СИСтЕМа азтсМатИЧЕСКсго РЕГУЛИРС-.Вания продольной разкотолщинцос 1 иполосового проката, содержащая ги, -ропилиндры предварительногс напряжения .:,.";ети В полушках рабочих валков,рабочие полости которых гидравлическисоединены с Входом первого датчикадавления, гидроцилиндры рас:1 сра опорных валков в подушках опорнь 1 х валков,рабочие полости которых гидразлическисседицегы с входом второго датчикадавления и Вьгхоцсм двухкяскаднсгссервозолотника, датчик положения золотника, первый сумматор, первый входкоторого соединен с Вылодом первогодатчика давления, а выход - черезусилитель с входами злектроприводанажимкых Винтов и датчика тока, датчики положения и скорост;л нажимкыхвинтов, с т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с пе 11 ью повышения точности регулирования продольной разнотолщинностиполосового проката, она снабженаВторым третьим и четвер:ым сумматорами, перзь 1 м, Вторым и третьим интеграторами, причем выход первого интегратора соединен с вторым входом первсгс сумматора и первым Вхоцом Второгосумм :а: Бы 1:сд которого соединенВходом первого интегратора,рой,третий, четвертый, пятый и шестой;:;ходы - ссстветстзенко с Выходами датчиков тока,. положения нажимкых винтов и скорости 1:ажимных Винтов, первого датчика давления и Второго датчика давления, выходы первого и зторого датчиков давления соединены,кроме того, соответственно с первымии вторыми входами третьего и четвертого сумматоров, третий, четвертыйи пятый входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами датчика положения золотника третьегоинтегратора и второго интеграторавыход второго интегратора,.кроме того, соединен с третьим входом четвертого сумматора, выход которого соединен с входом третьего интегра.ора,168477 Составитель Ю,ПередерийТехреду Л, Се 1-дюкова Корректор Релактор ., Зайцет ож ври "От "ССР тПроизводственно- изщате.ческий комбинат Паент , г, учул, Га га "на .О Заказ О ЬНИИПИ Госуцярственно 303Тираж о комитета по иэобре 5, Москва, Ж, Рдуш