Регулятор относительного обжатия прокатываемой полосы

Оп ИСАНИЕизовеитенияК АВ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсникСоциапистичесиикРеспублии в 944696.(51)М. Кл,с присоединением заявки М В 21 В 37/00 3 Ъеударстаенный камнтет СССР нв делан . нзобретеккЯ н открытнЯ(54) РЕГУЛЯТОР ОТНОСИТЕЛЬНОГО ОБЖАТИЯ ПРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСЫ1Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, в частности к автоматизации дрессировочных станов листопрокатных цехов.Известен регулятор относительного обжатия, выполненный по структуре релейно-непрерывнойсистемы,состоящий из измерителя относительного обжатия, фильтра, узла сравнения, репейного усилителя с зоной нечувствительности и узла обратной связи по скорости нажимных винтов 1 .,Основным недостатком этого регулятора является наличие фильтра, необходимого для защиты регулятора от воздействия высокочастотной составляющей обжатия, что приводит к появгению запаздываний при сравнении те-. кущего сигнала измерителя обжатия с заданием, 2 ОДругим недостатком данного регулятора является отсутствие узла компенсации изменения передаточного коэффициента стана, который может сущест" 2венно изменяться (в несколько раз),При этом для сохранения устойчивостирегулятора при заданной зоне нечувствительности необходимо уменйввть скорость перемещения нажимных винтов,что приводит к снижению быстродейст-.вия.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является регуляторотносительного обжатия прокатываемойполосы, выполненный по структуре релейно-импульсной системы и содержащий импульсные датчики скорости полосы, измеритель относительного обжатия,устройство сравнения и усреднения,узел сравнения, два ключа, репейныйусилитель с зоной нечувствительности,выход которого соединен с входом системы управления нажимными винтами,формирователь сброса и интегратор пути нажимных винтов 21,Сигнал с измерителя усредняетсяфильтром с постоянным путевым запаз 944696дыванием и сравнивается с заданием в устройстве сравнения и усреднения. Сигнал рассогласования церез узел сравнения с сигналом обратной связи по положению нажимных винтов и через ключ поступает на вход релейного усилителя с зоной нечувствительности.При достижении заданного пути усреднения замыкается ключ на входе репейного усилителя с зоной нечувст ф вительности. При рассогласовании,превышающем зону нечувствительности,срабатывает репейный усилитель, и привод нажимных винтов отрабатывает возникшее рассогласование. После оконца ния отработки открывается ключ, церез который управляющий сигнал из устройства сравнения и усреднения поступает на вход формирователя сброса (триггер сброса). Формирователь сбро) са сбрасывает интегратор пути нажимных винтов иустанавливает устройство сравнения и усреднения в состояние,. соответствующее началу пути усреднения.25Таким образом, в известном устройстве усреднение измеренного обжатия производится за постоянный путь полосы, а отработка рассогласования производится в разомкнутой системе с максимальной скоростью нажимных винтов. Длительность выходного импульса регулятора (длительность команды на перемещение нажимных винтов) пропорциональна рассогласованию между измеренным и заданным обжатием 2 ).Недостатком известного регулятора является то, что коэффициент пропор 4 О циональности между рассогласованием по обжатию и длительностью выходного импульса принят постоянным, Однако для точной отработки рассогласования за одну команду коэффициент пропорциональности должен быть равен переда 45 точному коэффициенту стана перемещение нажииных винтов - обжатие.К = ) (1),ддгде йд - перемещение нажимных винтов; 5 Вду - изменение обжатия, вызванное этим перемещением,Коэффициент пропорциональности к определяется жесткостью клети и сортаментом дрессируемого металла и для реального сортамента цехов холодной прокатки изменяется в 4-8 раз. Для обеспечения устойчивости работы регулятора при,любом сортаменте коэффициент пропорциональности между рассогласованием по обжатию и длительностью выходного импульса выбирается равным максимальному коэффициенту стана,. цто при другом сортаменте приводит к отработке рассогласования за несколько команд, а следовательно, к снижению быстродействия и увеличению динамической ошибки.Целью изобретения является повышение качества за счет повышения быстродействия и точности регулирования.Поставленная цель достигается тем, что в регулятор относительного обжатия прокатываемой полосы, содержащий два датчика скорости полосы, соединенных выходами с входами измерителя относительного обжатия полосы, выход которого подсоединен к первому входу устройства сравнения и усреднения, второй вход последнего соединен с вторым датчиком скорости полосы, выход формирователя сброса подсоединен квходу сброса интегратора и к третьему входу устройства сравнения и усреднения, первый выход которого через элемент сравнения подсоединен к информационному входу первого ключа, второй выход - к управляющему входу первого и информационному входу второго ключей, выходы первого и второго ключей подсоединены соответственно к входам релейного усилителя и формирователя сброса, выход релейного усилителя подключен к системе управления приводом нажимных устройств и управляющему входу второго ключа,интегратор, дополнительно введены нелинейный преобразователь, два сумматора, два узла деления и датчик давления в клети, причем вход нелинейного преобразователя, соединенный с входом интегратора, подключен к первому входу регулятора, выход нелинейного преобразователя соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с входом делимого первого узла деления, выход которого соединен с входом узла сравне.ния, а вход делителя - с выходом второго сумматора, первый вход которого подключен к второму входу регулятора, второй вход - к выходу второго узла деления, вход делимого которого соединен с выходом датчика давления, а вход делителя блока деления и четвертый вход устройства сравнения иусреднения подключены к третьему входу регулятора,На чертеже приведена структурная схема регулятора относительного обжатия прокатываемой полосы с механизмами автоматизируемого стана.Регулятор содержит импульсные датчики 1 и 2 скорости полосы, измеритель 3 относительного обжатия, устройство 4 сравнения и усреднения, О узел 5 сравнения, ключи 6 и 7 релейный усилитель 8 с зоной нечув-. ствительности, формирователь 9 сброса, интегратор 10, нелинейный преобразователь 11, сумматоры 12 и 13, 15 узлы 14 и 15 деления, датчик 16 давления в клети, систему 17 управления приводом нажимных устройств.Импульсные датчики 1 и 2 скорости полосы механически связаны с из в мерительными роликами, установленными соответственно до и после клети. Выходы датчиков 1 и 2 скорости полосы подключены к входам измерителя 3 относительного обжатия полосы, . 25 выход которого соединен с первым входом устройства 4 сравнения и усреднения, к второму входу которого подключен выход датчика 2 скорости полосы. 30Первый выход устройства 4 сравнения и усреднения соединен с первым входом узла 5 сравнения, выход которого подключен к информационному входу ключа 6, второй выход уст 35 ройства 4 соединен с управляющим входом ключа.6 .и информационным входом ключа 7, выход ключа 6 подключен к входу релейного усилителя 8 с зоной нечувствительности, выход которо п го соединен с входом системы управления нажимными устройствами и управляющим входом ключа 7, выход которо-. го соединен,с входом формирователя 9 сброса подключенного выходом к45 входам сброса интегратора 10 и устройства 4 сравнения и усреднения. Входы интегратора 10 и нелинейного преобразователя 11 соединены между собой и подключены к первому входу регулятора, на который подается сигнал, пропорциональный скорости нажимных винтов. Таким сигналом может быть выходной сигнал задания на скорость нажимных устройств с рЕ лейного усилителя 8 с зоной нечувствительности или сигнал с датчика скорости нажимных устройств. Выходы интегратора 1 О и нелинейного преобразователя 11 подключены к соответствующим входам сумматора 12, выход которого соединен с входом делимого узла 14 деления, выход последнего соединен с вторым входом узла 5 сравнения, а вход делителя - с выходом сумматора 13, первый вход которого подключен к второму входу регулятора, на который подается сигнал, пропорциональный толщине прокатываемой полосы, снймаемый с измерителя или задатчика толщины полосы, а второй вход - к выходу деления 15, вход делимого этого узла подключен к выходу датчика давления в клети,а вход делителя - к четвертому входу устройства 4 сравнения и усреднения и к третьему входу регулятора, на который подается сигнал задания относительного обжатия.Импульсные датчики 1 и 2 скорости полосы и система 17 управления нажим- ными устройствами могут быть выполнены, например, как в известном устройстве.Измеритель 3 относительного обжатия .может быть реализован, например, по принципу измерения относительной разности частот, получаемых с импульсных датчиков. Устройство 4 сравнения и усреднения может быть выполнено, как в известном устройстве,где в качестве этого устройства использованы ключи, интеграторы обжатия и пути полосы, множительный блок 1, триггер пути и узел сравнения задан,ного и измеренного относительного обжатия, причем входы ключей соответствуют первому и второму входу устройства 4.сравнения и усреднения, входы сброса интеграторов обжатия и пути соответствуют третьему входу сброса устройства 4 сравнения и усреднения, выходы сигнала рассогласования в узле сравнения и триггера пути соответствуют первому и второму выходам устройства узла 4 сравнения и усреднения, Третий вход регулятора соответствует входу "Задание" известного устройства, так как сравнение заданного и измеренного обжатия происходит в устройстве сравнения и усреднения. В качестве ключей могут быть использованы, например, микросхемы типа К 284 КН 1. При реализации узла 5 сравнения, релейного усилите- ля 8 с зонойнечувствительности; интегратора 10, сумматоров 12 и 3, 944696узлов 14 и 15 использованы операционные усилители с соответствующими обратными связями. Формирователь 9 сброса может быть реализован на триггере, как в известном устройстве,или на одновибраторе, Нелинейный преобразователь 11 может быть реализован на основе кусочно-линейной аппроксимации.1 ОУстройство работает следующим образом.Сигналы импульсных датчиков 1 и 2 скорости полосы поступают на вход измерителя 3 относительного обжатия, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный относительному обжатию полосы, 8 устройстве 4 сравнения и усреднения сигнал с выхода измерителя 3 относительного обжатия сравнивается с заданием относительного обжатия и усредняется за постоянный путь, вычисляемый по сигналу с датчика 2 скорости полосы, При достижении пути, равного пути усреднения, сигнал с второго выхода устройства 4 сравнения и усреднения замыкает ключ 6 и сигнал рассогласования с пер вого выхода устройства 4 поступает через узел 5 сравнения и ключ 6 назо вход релейного усилителя 8 с зоной нечувствительности, Если величина рассогласования превышает зону нечувствительности, то регулятор отрабатывает возникшее рассогласование воздействием через систему 17 управления нажимными устройствами, Ключ фудерживается в закрытом состоянии и запрещает работу формирователя 9 сброса на время отработки, Сигнало с первого входа регулятора или с выхода релейного усилителя 8 с зоной нечувствительности поступает в цепь обратной связи по положению нажимных устройств. На преобразователе 11 и сумматоре 12 собран узел, компенсиру 45 ющий выбег нажимных устройств. Компенсация выбега достигается добавлением к сигналу, пропорционалбному пути нажимных устройств, что приводит к50 уменьшению длительности регулирующего импульса на время, необходимое для прохождения нажимными устройствами пути, равнрго пути торможения. Интегратор 10 преобразует сигнал, пропорциональный скорости нажимных устройств, в сигнал, пропорциональный пройденному пути. 3 сумматоре 12 суммируются выходные сигналы интегратора 10 пути и нелинейного преобразователя 11, реализующего зависимость пути торможения от скоростинажимных устройств,Сигнал с выхода сумматора 12, пропорциональный пути нажимных устройствс учетом выбега, подается на входузла 14, компенсирующего изменениекоэффициента стана путем делениясигнала пути нажимных устройств накоэффициент, обратно пропорциональный коэффициенту стана в узле 14 деления,Сигнал с выхода узла 14 делениясравнивается с сигналом рассогласования по обжатию в узле 5 сравнения.В случае, если разность этих сигналов становится меньше эоны нечувствительности релейного усилителя 8, последний отключается, открывается ключ7 и Формирователь 9 сброса возвращает схему в исходное состояние, сбрасывая интегратор 10 и интеграторыв устройстве 4 сравнения и усреднения.Сигнал, обратно пропорциональныйкоэффициенту стана, вычисляется посигналам обжатия, давления в клетии толщины полосы,Коэффициент пропорциональностимежду перемещением нажимного устройства и изменением выходной толщиныопределяется выражениемЗНР)дд ЗРВНгде Н - толщина прокатываемой полосы;К - жесткость клети, не зависящая от параметров полосы;Р - давление в клети.Учитывая, чтоаРЗРЗд Нат ан " ат аи 7 йполучаем коэффициент "обжатие - перемещение", обратно пропорциональный коэффициенту станад -- +Н. Ъ)ЗЫ аНар НК,.ЗРЗф К, К,. ДКак следует из теории прокатки и экспериментальных данных, связь между давлением в клети Р и величиной относительного обжатия у достаточно хорошо аппроксимируется зави- симостью96 - 10датчика. скорости полосы, соединенныхвыходами с входами измерителя относительного обжатия полосы, выход которогоподсоединен к первому входу устройства сравнения и усреднения, вто- .рой вход последнего соединен с вторымдатчиком скорости полосы, выход формирователя сброСа подсоединен к входу сброса интегратора и к третьему,входу устройства сравнения и усреднения, первый выход которого черезэлемент сравнения подсоединен к ин- формационному входу первого ключа,второй выход - к управляющему входупервого и информационному входу втарого ключей, выходы первого и второго ключей подсоединены"соответственно к входам релейного усилителя иформирователя сброса, выход релейного усилителя подключен к системе управления приводом нажимных устройств .и управляющему входу второго ключа,интегратор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышенйя качестваза счет повышения быстродействия иточности регулирования, в него дополнительно введены нелинейный преобразователь, два сумматора, два бЛокаделения и датчик давления в клети,. причем вход нелинейного преобразователя, соединенный с входом интегратора, подсоединен к первому входу.регулятора, выход нелинейного преобразователя соединен с первым входом первого сумматора, второй входкоторого соединен с выходом интегратора, а выход - с входом делимогопервого блока деления, выход которого соединен с входом узла Уравнения,а .вход делителя - с выходом второгосумматора, первый вход которого подсоединен к второму входу регулятора,второй вход - к выходу второго блокаделения, вход делимого которого соединен с выходом датчика давления, авход делителя блока деления и четвертый вход устройства сравнения и усреднения подключены к третьему входу регулятора:Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСоломайченко Н.Н, Промышленнаяэксплуатация системы регулированияотносительного обжатия на дресировочном стане 1700. Сборник "Автоматизация металлургического производства",М., нМеталлургияф, 1973, с, 172, Авторское с видетел ь ст во С С С РУ 531576, кл. В 21 В 37/00, 1975 9 . 9446где а . - переменный коэффициент, не. зависящий от " и определяемый сортаментом проката;и - показатель степени, где0,5(п1Для дрессировки (проката малыхтолщин без смазки и при малых обжатиях) значение и близко к 1 и можетрассматриваться как константа, тогдаЗР 11,1 Р 1 ОЗу АЗ = и- (5)УПодставляя в формулу (3) значениепроизводной из формулы (5), получаемвеличину, обратно пропорциональнуюкоэффициенту стана,дб Рп- = - +Н, (Ь)Сигнал, обратно пропорциональныйкоэффициенту стана, вычисляется в со-,ответствии с формулой (6) на суммато-ре 13, узле 15 деления, датчике 16давления.В узле 15 деления по сигналу сдатчика 16 давления и сигналу за ания обжатия вычисляется сигнал -23у Экоторыи в сумматоре 13 суммируется.с сигналом толщины полосы. Таким об-;. разом, введение в регулятор элементов11 и 1616 позволяет скомпенсировать из-менение коэффициента стана и путьвыбега нажимных устройств,Следовательно, предлагаемый регуля- .тор обеспечивает точную отработку рассогласования за один регулирующий импульс, что обеспечивает более высокуюдинамическую точность быстродействиерегулированил, по сравнению с известным.Изобретение может быть использова-.но в системах автоматического регулирования относительного обжатия прокатываемой полосы на металлургическихпредприятиях, выпускающих холоднокатанный полосовой материал. Использование предлагаемого регулятора в составе таких систем позволит осуществлять дроессировку прокатываемой полосы в жестком поле допусков за счетподдержания уровня заданного относительного обжатия по длинне рулона, чтоспособствует увеличению выхода холод фнокатной полосы повышеноого качествас заданными механическими свойствами.Эффек от внедрения одной системырегулирования относительного обжатиясоставит 103 тыс, руб. в год.формула изобретенияРегулятор относительного обжатияпрокатываемой полосы, содержащий два94469 б Рыбь Составитель Ю. евЦицика Техред М. Надь Кор едакт исн аб д. 4/5 илиад ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 2,07/10 Тираж.ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, ЖПнного комитета ССений и открытий35, Раушская н