Система автоматического управления относительным обжатием прокатываемой полосы

, 1 О 25473 ц 11 В 21 В 37 НИЕ ИЗ ЬСТВ К ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Опытное производственно-техническое предприятие,"Уралчерметавтоматика" и Магнитогорский металлургический комбинат им. В.И. Ленина(56) 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке й 32342 18/22-02,кл. В 21 В 37/00, 1981.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2974344/22-02,кл. В 21 В 37/00, 1980,(54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫМ ОБЖАТИЕМРРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСЫ, содержащаяимпульсные датчики скорости, соединенный с ниии измеритель обжатия,выход которого через первый узелсравнения, другой вход которого соединен с выходом узла задания, сое"динен с одним из входов узла усреднения, который другим входом соединенс выходом первого импульсного датчи"ка скорости, а первым выходом - спервым входом второго узла сравнениявыход которого через первый управляемый ключ и релейный усилитель сзоной нечувствительности подсоединен на вход системы управления, нажимными винтами, а также блок вычисления перемецения нажимных винтовсоединенный с выходом релейного усилителя, второй ключ и соединенныйс его выходом формирователь сброса узла усреднения и блока вычисления,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения качества полосы .за счет увеличения точности регулирования и быстродействия, она дополнительно содержит третий управляемыйключ, третий узел сравнения, дели"тель, два умножителя, два запоминающих узла, функциональный преобразователь и блок управления, первыйвход которого совместно с первымвходом первого запоминающего узлаподсоединен к выходу релейногоусилителя, второй вход - к второмувыходу узла усреднения, которыйтакже соединен через третий ключс вторыми входами первого и второгоключей, выходы блока управления подсоединены один к управляющему входутретьего ключа, а два других к первому и второму входам второго запоминающего узла, третий вход которогоподсоединен к выходу первого умножи-теля, соединенного первым входом че"рез функциональный преобразовательс выходом делителя, один вход которого непосредственно, а другой черезтретий узел сравнения соединены с выходом первого запоминающего узла, вто"рой вход которого совместно с вторымвходом третьего узла сравнения подсоединен к первому выходу узла усреднения при этом выход второго запоминающего узла соединен с вторым входомпервого умножителя и одним из входоввторого умножителя, который связан другим входом с блоком вычисленияремещения нажимных винтов а выходс вторым входом второго узла сравнения.1 10251Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно к автоматизации дрессировочныхстанов листопрокатных цехов,Известен регулятор относительного5обжатия прокатываемой полосы, выполненный по структуре релейно"импульсной системы и содержащий датчикискорости полосы, подключенные выходами к входам измерителя обжатия, схему усреднения, подключенную входомк измерителю обжатия, а выходом - квходу узла сравнения измеренного об"жатия с заданием, который связан с15узлом сравнения с сигналом обратнойсвязи по положению нажимных винтов,и релейный усилитель с зоной нечувствительности, подсоединенный входомк выходу этого узла сравнения, а20выходом - к входу системы управлениянажимными винтами1.Однако известный регулятор характеризуют недостатоцные точность регулирования и быстродействие, обуслов 25ленные включением схемы усредненияв канал измерения обжатия и отсутствием компенсации изменений передаточного коэффициента стана "перемещениенажимных винтов - обжатие".Известно также устроиство, в козотором для уменьшения динамическойпогрешности предусмотрена параметрическая коррекция передатоцного коэффициента стана. В этом устройстве,сигнал с выхода измерителя обжатия 35сравнивается с заданием и усредняется в устройстве сравнения и усредне".ния, выход которого через узел сравнения с сигналом обратной связи поположению нажимных винтов подключен 40к входу релейного усилителя, воздействующего на систему управленияприводом нажимных винтов, Компенсация изменения коэффициента стана вэтом случае производится параметрическим изменнием коэффициента передаци цепи обратной связи по положениюнажимных винтов 2 1 .Однако для параметрической компенсации изменений передаточного коэффициента требуется дополнительно определять с помощью соответствующихдатчиков параметры, влияющие на коэффициент стананапример, давлениеклети, толщину).55ками давления, а их установка невозможна без изменения конструкции клети, Кроме того,.учесть все необходимые параметры (например, отклоне,ние температуры полосы, переменнуюжидкость клети при малых давлениях,химический состав проката) не представляется возможным, а установленныезависимости между такими параметрамии передаточным коэффициентом стананосят приближенный характер,Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является система автоматического управления относительнымобжатием прокатываемой полосы, содержащая импульсные датчики скоростиполосы, измеритель относительногообжатия, первый и второй узлы сравнения, пять ключей, интеграторы обжатияи пути полосы, формирователи путии сброса, одновибратор, релейныйусилитель с зоной нечувствительности,блок вычисления перемещения нажимныхустройств и систему управления нажимными устройствами.В этой системе отработка рассогласования по обжатию производится смаксимальной скоростью нажимных винтов, а длительность команды на ихперемещение пропорциональна рассогласованию между измеренным и заданнымобжатием, при этом коэффициент пропорциональности принят постоянными равным ( для обеспечения устойчивости регулирования при любом сортаменте полосы) максимальному коэффициенту стана.8 связи с тем, что изменения передаточного коэффициента в даннойсистеме не учитываются, отработкарассогласования по обжатию при изменениях сортамента полосы производится не эа одну, а эа несколько команд,цто приводит к снижению быстродейст вия и увеличению динамической ошибки. При этом следует ртметить, что большинство отечественных дрессиро" вных станов не оборудованы датчи- г Цель изобретения - повышение качества полосы за счет увеличения быстродействия и точности регулирования,Для достижения поставленной целив систему автоматического управленияотносительным обжатием прокатываемойполосы, содержащую импульсные датчики скорости, соединенный с ними измеритель обжатия, выход которого- через первый узел сравнения, другой,вход которого соединен с выходом уз", ла задания, соединен с одним иэ входов узла усреднения, который другим входом соединен с выходом первого импульсного датчика скорости, а пер вым выходом,- с первым входом второго узла сравнения, выход которого через первый управляемый ключ и релейный усилитель с зоной нечувствительности подсоединен на вход системы управления нажимными винтами, а также блок вычисления перемещения нажимных винтов, соединенный с выходом релейного усилителя, второй клюц и связанный с его выходом формирователь сигнала сброса узла усреднения и блока вычисления перемещения нажимных винтов, дополнительно введены третий управляемый ключ, третий узел сравнения, делитель, два умножителя, два запоминающих узла, фунциональный преобразователь и блок управления, первый вход которого совместно с первым входом первого запоминающего узла, подсоединен к выходу ре лейного усилителя, второй вход - к второму выходу узла усреднения, который также соединен через третий ключ с вторыми входами первого и второго ключей, выходы блока управления 30 подсоединены один к управляющему входуl третьего ключа, а два других к первому и второму входам второго запоминающего узла, третий вход которого подсоединен к выходу первого умножите- З 5 ля,.соединенного первым входом через Функциональный преобразователь с выходом делителя, один вход которого непосредственно, а другой через третий узел сравнения соединены с выходом первого запоминающего узла, второй вход которого и второй вход третьего узла сравнения подсоединены к первому выходу узла усреднения, при этом выход второго запоминающего 45 узла соединен с вторым входом первого умножителя и одним из входов второго умножителя, который связан другим входом с блоком вычисления перемещения нажимных винтов, а выходом - 50 с вторым входом второгоузла сравнения.На фиг, 1 представлена структурнаясхема системы автоматического управления относительным оьжатием прокатываемой полосы, на Фиг. 2 - временные диаграммы работы системы.Система автоматицеского .управления относительным обжатием полосы . состоит иэ импульсных датчикови2 скорости полосы, связанного с нимивходами измерителя 3 обжатия, трехузлов 4- 6 сравнения, узла 7 усреднения, трех ключей 8 - 10, релейного усилителя 11 с зоной нечувствительности, системы 12 управления на 1жимными устройствами, блока 1.3 вычисления перемещения нажимных винтов,формирователя 14 сброса, запоминающих узлов 15 и 16, делителя 17, функ"ционального преобразователя 18, двухумножителей 19 и 20 и блока 21 управления,Узел 7 усреднения обжатия приконкретной реализации может быть выполнен, например, по прототипу илипо любой типовой схеме.Входы узла 7 усреднения связаны.первый - с выходом узла 4 сравнения,на другой вход которого задана величина обжатия, второй - с выходом датчика 1 скорости,Блок 21 может быть построен наоснове последовательно вклюценныхРгтриггера и двух одновибраторов,причем 1 и 5 входы триггера являютсявходами блока, а выходы одновибраторов - его выходами,Входы блока 21 управления соеди-,нены с вторым выходом узла 7 усреднения и выходом релейного усилителя 11.При подаче с их выходов сигналов последовательно на второй и первый вхо-.ды блока 21 изменяется состояниеего Р.5-триггера и одновибраторы последовательно формируют на двух выходах блока 21 импульсы с длительностьюнеобходимой для записи сигнала в запоминающий узел,16, и одновременнос выхода первого одновибратора натретий выход блока 21 управления поступает сигнал, который закрываетключ 9, выполненный в аиде логического элемента И. Первый выход узла 7 усреднения подсоединен к одному из входов запоминающего узла 15, другой вход которого подсоединен к выходу релейного усилителя 11, и к одному из входов узла 6 сравнения, выполненного на основе операционного усилителя.Выход узла 15 подсоединен к одному из входов делителя 17 непосредственно, а к другому - через узел 6 сравнения. Выход делителя 17 через функциональный преобразователь 18 соединен с .первым входом умножителя19. Функциональный преобразователь в конкретном примере реализации пред. ставляет собой линейный преобразователь, реализующий функцию 1)ь 1 -" =А Ц.11 + (1-С)Б и выполненный изусилителя с регулйруемым коэффициентом усиления 0 - о 1. ( 1 и связанногос ним сумматора, на другой вход которого и инвертирующий вход усилителяО подан единичный сигнал Ц,.Выход запоминающего узла 16 соединен с вторым входом первого умножи- теля 19 и первым входом умножителя 20. Умножитель 20 другим входом соединен с выходом блока 13 вычисления15 перемещения нажимных винтов, на другой вход которого подается сигнал, пропорциональный скорости перемещения, например, с выхода усилителя 1120Выход умножителя 20 соединен содним из входов узла 5 сравнения,другой вход которого связан с первымвыходом узла 7. Выход узла 5 сравнения через ключ 8 и релейный усилитель 11 с зоной нечувствительностисоединен с входом системы 12 управления перемещением нажимными винтами.Система работает слудующим об- зоразом,Сигналы с импульсных датчиков 1и 2 скорости полосы поступают навход измерителя 3 относительногообжатия, на выходе которого фсрмиру 35ется сигнал, пропорциональный относительному обжатию полосы, Этот сигнал в узле 4 сравнения сравниваетсяс сигналом задания относительногообжатия. Сигнал рассогласования пообжатию с выхода узла 4 сравненияпоступает на первый вход узла 7 усреднения, на первом входе которого формируется сигнал, пропорциональныйсреднему значению рассогласованияпо обжатию за постоянный путь полосы при любой скорости прокаткифиг, 2, график 22 ), Путь усреднения определяется по числу импульсов,поступающих на второй вход узла 750усреднения с выхода импульсного датчика 1 скорости полосы.При достижении пути, равного путиусреднения, и при отсутствии запрещающего сигнала на третьем выходеблока 21 управления сигналом, посту 5пающим с второго выхода блока 7 черезключ 9 ( фиг. 2, график 24, открыва"ется ключ 8 и пропускае сигнал усреднения рассогласования по обжатиюна вход релейного усилителя 11 с зоной нечувствительности. При превышении сигналом рассогласовайия по обжатию зоны нечувствительности на выходе релейного усилителя 11 сформируется сигнал ( фиг. 2, график 25), воздействующий на систему 12 управленияприводом нажимных винтов, перемещающую нажимные устройства в сторонууменьшения рассогласования.Сигнал, пропорциональный скоростинажимных устройств, преобразуетсяв блоке 13 в сигнал, пропорциональный пути нажимных устройств ( фиг. 2,график 26), и поступает на вход умножителя 20, где преобразуется в сигнал,пропорциональный изменению обжатияполосы ( Фиг. 2, график 277 . При перемещении нажимных устройств ( по мереотработки рассогласования) выходнойсигнал умножителя 20 начинает.,возрастать и по достижении равенства ссигналом рассогласования по обжатиюрелейный усилитель 11 отключается,сигнал на его выходе становится равтным нулю, ключ 10 замыкается и формирователь 14 сброса устанавливаетузел 7 усреднения и устройство 13в исходное состояние.Для точной обработки рассогласова.ния по обжатию (эа один выходной импульс системы ) необходимо, чтобыкоэффициент передачи К умножителя20, который преобразует сигнал перемещения нажимных винтов в сигнал изменения обжатия и, таким образом,является моделью клети стана, был быравен истинному, коэффициенту станаК , который может изменяться внесколько раз при имзенении сортамента прокатываемого металла.Достигается это путем корректирования коэффициента К по соотношению рассогласований по обжатию ви 1 + 1 циклах.В исходном состоянии начальныйкоэффициент модели записывается взапоминающем узле 16, Эта записьпроизводится в начала прокатки каждой полосы или при изменнии сортамента,При отработке рассогласованияЬЯ" по обжатию вцикле нажимные71025При этом изменение реального обжатия на полосе определится истинным коэффициентом стана Кти составитвстИзменение обжатия на полосе можно определить по разности измеренных . обжатий ви 1 + 1 цикле10дЯт,;,= 3-Т+- стВозникшее рассогласование в 1 цикле 1 записывается в запоминающий узел 15 (фиг, 2, график 31) посигналу с выхода усилителя 11,После окончания выходного импуль"са сигнал с выхода усилителя 11, поступая на второй вход блока 21 управления, устанавливает его в сос 20тояние готовности .к записи сигналав запоминающий узел 16,После окончания выходного импульса производится новый цикл измеренияи усреднения, после чего на первомвыходе узла 7 усреднения появляетсясигнал(, фиг. 2, график 23),поступающий на первый вход узла 6сравнения, где сравнивается с сигналом на выходе запоминающего узла 15,Сигнал на выходе узла 6 сравнения,30равный (д 7 - д 4 ) делится в делителе 17 на сигнал дЯИз формул (1 ) и (2 ) получаем35СТ (й-Ь 3 4м МСледовательно, на выходе делителя 17 сигнал равен Кст.К.40Этот сигнал через функциональный преобразователь 18 поступает на вход умножителя 19, где умножается на коэффициент модели К , который хранитА 5мся в запоминающем узле 16.При этом сигнал на выходе умножителя 19 становится равным К (при .0стединичном коэффициенте передачи функ-.ционального преобразователя 18).Для обеспечения устойчивости регулятора при случайных возмущениях в 1 + 1 цикле вычисляется не К , а некоторый промежуточный коэффициент КМ 1+4 Это осуществляется Функциональнымпреобразователем 18, который преобразует величинуК 1 М в величину- + ( с); 0(с 4 (4), 1 мкМт т;ткмПри 3 = 1 на выходе умножителя 19сигнал, равный К, появляется ужестопссле первой корректировки, при ос 1К приближается к Кот асимптотически.Например, при К т = 0,5 и о= 0,6получимК .,к- .о,в, " -о,оКст КстПо окончании 1 + 1 цикла усреднения на втором выходе узла 7 усреднения появляется сигнал, поступающийна первый вход блока 21 управления,при этом последовательно на первоми втором выходах блока управленияпоявляются сигналы (фиг. 2, графикй,30 и 31), разрешающие запись сигнала свыхода умножителя 19 в первую и вторую ступень запоминающего узла 16.На время записи сигналом с третьеговыхода блока 21 ( Фиг. 2, график 28)закрывается ключ 9. После окончаниязаписи в узел 16 замыкается ключ 9,через который замыкается и ключ 8,т,е. дается разрешение на новый циклотработки с откорректированным коэффициентом в умножителя 20.Таким образом, в данном решениимежду определяемым рассогласованиемпо обжатию и длительностью выходногосигнала, управляющего отработкойэтого рассогласования, обеспечивается коэффициентом, пропорциональности,равный передаточному коэффициентустана. Достигается это благодаряналичию новых узлов и новых взаимосвязей, с помощью которых формируется и систематически корректируетсякоэффициент передачи К.Такое техническое решение преимущественно при использовании изобретения позволит отрабатывать рассогласование по обжатию за один регулирующий импульс с достаточной точностьюи.обеспечит повышение динамическойточности и быстродействия регулирования.Использование изобретения в составе систем регулирования обжатия позволит осуществлять дрессировку про.катываемой полосы в жестком поле допусков эа счет поддержания уровняэаданного относительного обжатия повсей длине рулона, что будет способствовать увеличению выхода холоднокатанной полосы повышенного качества сэаданными механическими свойствами. Ожидаемый экономический эффект от использования одной системы регулирования относительного обжатия, составит 76 тыс, руб. в год эа счет повышения выхода качественной продукции