冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法，先通过换算将活套车定位转换成活套内带钢定位，然后预先计算实际带钢位置的加速度圆角时间补偿值和加速度方向变化补偿值，以活套的入出口速度差为定位速度，优化定位速度的平方根曲线，在定位速度大于最大允许速度时仅进行定位启动点监视，当定位偏差在平方根曲线段范围内时通过平方根公式利用定位偏差和定位加速度计算定位设定速度，当定位偏差在线性化段范围内时通过线性化公式利用定位偏差计算定位设定速度，当定位偏差在加速度圆角平滑距离范围内时通过PI调节器进行定位速度控制。本发明专利技术提高了位置控制精度，保证了入出口定位速度的平滑、稳定，提高了生产效率。产效率。产效率。

【技术实现步骤摘要】
冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法


[0001]本专利技术涉及冷轧生产线的电气控制，具体涉及一种冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法。

技术介绍

[0002]如下图1所示，按照工艺生产的需求，冷轧生产线的机组布置一般包括入口段、入口活套、工艺段、出口活套和出口段；在入口段，完成对原料卷的展开、剪切以及焊接；在工艺段，完成对连续带钢进行破鳞拉矫、清洗、脱脂、退火、平整、轧制、涂镀等工艺处理；在出口段，完成对工艺处理后的连续带钢的分切以及成品卷的卷取。为了保证带钢的工艺处理质量、提高机组产量、降低能耗，一般要求生产过程中工艺段的带钢运行速度保持稳定。那么，在因为甩尾、穿带、剪切、焊接等原因导致入口段带钢降速甚至短时间停止时，通过入口活套(5)里存储的带钢来维持该段时间内工艺段带钢运行速度的稳定。同样，出口段质量检查、甩尾、剪切和穿带过程中导致出口段带钢降速甚至停止时，依靠向出口活套(8)充套来维持工艺段速度的稳定。
[0003]立式活套结构及活套张力/位置控制如图2所示，卧式活套与其类似：活套电机(15)通过活套卷扬机(13)和活套钢绳(21)拖曳活套车(22)上下往复运动完成充放套动作，活套车(22)的最低位为空套位，套量为0％，活套车(22)的最高位为满套位，套量为100％，空套位与满套位之间为活套车(22)的有效行程，长度为L。
[0004]为了最大限度地保证工艺段速度的稳定，在生产过程中要求入口活套(5)尽量保持高套量、出口活套(8)尽量保持低套量：当入口段或出口段从减速或停止状态恢复至正常运行时，通常会迅速加速至高于工艺段速度，向入口活套(5)充套或使出口活套(8)放套。当入口活套(5)达到设定的高套量或出口活套(8)达到设定的低套量后，入口或出口段会减速至与工艺段同速，以维持入出口活套(5、8)套量保持在设定值附近；上述控制过程一般的做法是直接采用PI调节器，通过对活套(5、8)套量的控制，实现对入出口段速度的自动调节。
[0005]但是，由于机组正常生产的加减速速率已按照工艺要求预先设定不能随意变更、入出口升速过程中操作人员可能不按照调节器的输出曲线升速从而导致PI调节器饱和、再加上PI参数可能无法适应所有套量差范围在与工艺段同速调节过程中造成入出口速度震荡等原因，因此，单独使用PI调节并不能很好地满足控制的要求，这也是目前冷轧生产线入出口速度自动调节所遇到的困境。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法，根据位置偏差范围将定位过程分成多段控制，提高了位置控制精度，保证了入出口定位速度的平滑，更利于生产过程中的工艺优化以及设备维护，提高了速度控制的稳定，提高了自由度和便捷度，保证了机组的稳定性，提高了生产效率。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法，通过活套定位实现，第一步是计算活套的位置偏差补偿：先通过换算将活套车定位转换成活套内带钢定位，然后利用入出口段的加速度和加速度圆角时间值，在入出口活套定位启动瞬间预先计算实际带钢位置的加速度圆角时间补偿值和加速度方向变化补偿值，作为活套定位控制的预控值；第二步是计算活套的定位速度设定值：以活套的入出口速度差为定位速度，优化定位速度的平方根曲线，得到线性化段和平方根曲线段，在位置偏差依次减小的过程中，在定位速度大于最大允许速度时仅进行定位启动点监视，当定位偏差在平方根曲线段范围内时通过平方根公式利用定位偏差和定位加速度计算定位设定速度，当定位偏差在线性化段范围内时通过线性化公式利用定位偏差计算定位设定速度，当定位偏差在加速度圆角平滑距离范围内时通过PI调节器进行定位速度控制。
[0009]进一步地，将活套车定位转换成活套内带钢定位时，方法为：活套的入出口速度V
IN
和V
OUT
是带钢速度，活套的套量反映的是活套车在空套位和满套位之间的位置，先将套量统一折算为带钢的长度值，将套量控制转化为活套内带钢的定位控制，计算公式为S＝C
×
L
×
N，其中，S为带钢位置，C为活套套量％，L为活套物理长度，N为活套内带钢层数，然后将活套设定套量与活套实际套量之间的套量偏差值转换为带钢的位置偏差ΔS，计算公式为ΔS＝C
setp
×
L
×
N
‑
C
act
×
L
×
N，其中，C
setp
为活套设定套量％，C
act
为活套实际套量％。
[0010]进一步地，计算实际带钢位置的加速度圆角时间补偿值时，方法为：为了得到平滑的速度曲线，冷轧生产线的加速度通过一个圆角平滑曲线施加到生产线各段，T
p
为加速度圆角时间，由于加速度圆角时间T
p
的存在，生产线入出口段在恒速启动进行活套定位过程中所运行的实际距离比设想的要大，在计算实际定位距离时要提前考虑在内，计算公式为
[0011][0012]其中，S
c1
为实际定位距离的加速度圆角时间补偿值；V
IN
为活套入口速度；V
OUT
为活套出口速度；A
setp
为定位加速度，即为入口段或出口段的正常运行加速度。
[0013]进一步地，计算实际带钢位置的加速度方向变化补偿值时，方法为：为了得到平滑的速度曲线，冷轧生产线的加速度通过一个圆角平滑曲线施加到生产线各段，T
p
为加速度圆角时间，如果定位启动前入出口段正在加减速，而定位控制将导致加速度方向发生变化，那么在定位启动后其加速度必然先通过圆角曲线到0，然后再进行定位过程的加减速，在计算实际定位距离时要将提前考虑在内，计算公式为
[0014][0015]其中，S
c2
为实际定位距离的加速度方向变化补偿值；V
IN
为活套入口速度；V
OUT
为活套出口速度；A为定位启动瞬间入口段或出口段的实际加速度；A
setp
为定位加速度，即为入口段或出口段的正常运行加速度；T
′
＝A
×
T
p
/A
setp
，为加速度通过圆角曲线到零所需的时间。
[0016]进一步地，以活套的入出口速度差为定位速度，优化定位速度的平方根曲线时，方法为：活套定位设定值和实际值之间的位置偏差以及定位加速度是计算活套定位速度的基础，位置、速度以及加速度之间的理论关系符合经典的平方根公式，根据平方根公式推导得
到定位速度的计算公式为
[0017][0018]其中，V为定位速度；A
setp
为定位加速度；ΔS为位置偏差；
[0019]当位置偏差较大时，上一公式计算的速度曲线比较平滑，能满足控制要求，但是当位置偏差较小时，上一公式计算的速度曲线很陡，速度变化过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法，其特征在于：通过活套定位实现，第一步是计算活套的位置偏差补偿：先通过换算将活套车定位转换成活套内带钢定位，然后利用入出口段的加速度和加速度圆角时间值，在入出口活套定位启动瞬间预先计算实际带钢位置的加速度圆角时间补偿值和加速度方向变化补偿值，作为活套定位控制的预控值；第二步是计算活套的定位速度设定值：以活套的入出口速度差为定位速度，优化定位速度的平方根曲线，得到线性化段和平方根曲线段，在位置偏差依次减小的过程中，在定位速度大于最大允许速度时仅进行定位启动点监视，当定位偏差在平方根曲线段范围内时通过平方根公式利用定位偏差和定位加速度计算定位设定速度，当定位偏差在线性化段范围内时通过线性化公式利用定位偏差计算定位设定速度，当定位偏差在加速度圆角平滑距离范围内时通过PI调节器进行定位速度控制。2.如权利要求1所述的冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法，其特征在于：将活套车定位转换成活套内带钢定位时，方法为：活套的入出口速度V
IN
和V
OUT
是带钢速度，活套的套量反映的是活套车在空套位和满套位之间的位置，先将套量统一折算为带钢的长度值，将套量控制转化为活套内带钢的定位控制，计算公式为S＝C
×
L
×
N，其中，S为带钢位置，C为活套套量％，L为活套物理长度，N为活套内带钢层数，然后将活套设定套量与活套实际套量之间的套量偏差值转换为带钢的位置偏差ΔS，计算公式为ΔS＝C
setp
×
L
×
N
‑
C
act
×
L
×
N，其中，C
setp
为活套设定套量％，C
act
为活套实际套量％。3.如权利要求1所述的冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法，其特征在于：计算实际带钢位置的加速度圆角时间补偿值时，方法为：为了得到平滑的速度曲线，冷轧生产线的加速度通过一个圆角平滑曲线施加到生产线各段，T
p
为加速度圆角时间，由于加速度圆角时间T
p
的存在，生产线入出口段在恒速启动进行活套定位过程中所运行的实际距离比设想的要大，在计算实际定位距离时要提前考虑在内，计算公式为其中，S
c1
为实际定位距离的加速度圆角时间补偿值；V
IN
为活套入口速度；V
OUT
为活套出口速度；A
setp
为定位加速度，即为入口段或出口段的正常运行加速度。4.如权利要求1所述的冷轧生产线入出口速度自动调节的控制方法，其特征在于：计算实际带钢位置的加速度方向变化补偿值时，方法为：为了得到平滑的速度曲线，冷轧生产线的加速度通过一个圆角平滑曲线施加到生产线各段，T
p
为加速度圆角时间，如果定位启动前入出口段正在加减速，而定位控制将导致加速度方向发生变化，那么在定位启动后其加速度必然先通过圆角曲线到0，然后再进行定位过程的加减速，在计算实际定位距离时要将提前考虑在内，计算公式为其中，S
c2
为实际定位距离的加速度方向变化补偿值；V
IN
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋军，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：