一種可逆軋機(jī)的傳動(dòng)速度控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】一種可逆軋機(jī)的傳動(dòng)速度控制方法和系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軋機(jī)傳動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可逆軋機(jī)的傳動(dòng)速度控制方 法和系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 現(xiàn)代軋鋼工業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，從而對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)控制系統(tǒng)提出了高 精度和高動(dòng)態(tài)性能的技術(shù)要求。得益于電力電子技術(shù)和工業(yè)控制器水平的不斷提升，如果 采用高性能的傳動(dòng)控制方法，現(xiàn)代軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)控制性能完全可以滿足嚴(yán)苛的要求。
[0003] 在現(xiàn)代軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中，交流電機(jī)逐漸取代直流電機(jī)成為主流，控制系統(tǒng)都采 用了全數(shù)字化的交流電機(jī)變頻器和可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller， 簡稱：PLC)，高性能的控制系統(tǒng)是一個(gè)由速度外環(huán)和轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中 轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)使用變頻器完成，目前先進(jìn)的轉(zhuǎn)矩控制采用矢量控制技術(shù)或直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)， 可以提供高精度高響應(yīng)速度的轉(zhuǎn)矩控制性能。而速度外環(huán)、轉(zhuǎn)矩計(jì)算和改善性能的補(bǔ)償函 數(shù)功能都在PLC中編程完成，最終計(jì)算出軋機(jī)傳動(dòng)的總轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，發(fā)送給變頻器裝置，即 可實(shí)現(xiàn)軋機(jī)主傳動(dòng)的控制。
[0004] 速度外環(huán)是一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，一般采用一個(gè)比例積分（Proportional Integral， 簡寫為PI)控制器完成，PI控制器的輸入量是速度設(shè)定值和實(shí)際值的偏差，輸出的是調(diào)速 轉(zhuǎn)矩值。高精度的傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算還必須考慮軋制中出現(xiàn)的各種轉(zhuǎn)矩，包括軋機(jī)空載時(shí)的轉(zhuǎn) 矩和加減速階段的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。
[0005] 在帶鋼一個(gè)道次的軋制過程中，存在多次加減速過程，當(dāng)傳動(dòng)速度設(shè)定值發(fā)生階 躍變化時(shí)，傳動(dòng)速度控制器輸出的控制量會(huì)有很大波動(dòng)，進(jìn)而對(duì)傳動(dòng)設(shè)備造成較大的沖擊， 嚴(yán)重時(shí)可能造成系統(tǒng)振蕩，變得不穩(wěn)定。因此速度設(shè)定值需要進(jìn)行平滑處理，再通往速度控 制器。
[0006] 許多單機(jī)架可逆軋機(jī)采用上下輥單獨(dú)傳動(dòng)的控制方式，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于 受到工作輥輥徑、帶鋼與軋輥輥面的摩擦系數(shù)、冷卻條件、乳化液潤滑情況等諸多因素的影 響，很難保證上下輥線速度實(shí)際值完全一致，特別是在動(dòng)態(tài)過程中更為明顯。這種情況會(huì)造 成上下輥傳動(dòng)電機(jī)負(fù)荷的不平衡，電機(jī)容易過熱。因此，實(shí)際軋制時(shí)需要進(jìn)行負(fù)荷平衡補(bǔ) 償，以最小化上下輥轉(zhuǎn)矩差，提高傳動(dòng)控制的穩(wěn)定性。
[0007] 綜上所述，提供一種高性能的單機(jī)架可逆軋機(jī)的主傳動(dòng)控制方法，提高控制系統(tǒng) 精度并保證良好的穩(wěn)定性，是單機(jī)架軋機(jī)生產(chǎn)過程中的現(xiàn)實(shí)需求。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可逆軋機(jī)的傳動(dòng)速度控制方法。
[0009] 本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問題是提供一種可逆軋機(jī)的傳動(dòng)速度控制方法。
[0010] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0011] 一種可逆軋機(jī)的傳動(dòng)速度控制方法，控制裝置接收上級(jí)系統(tǒng)發(fā)送來的軋制過程中 的傳動(dòng)速度設(shè)定值，然后進(jìn)行處理，所述方法包括：
[0012] 獲取當(dāng)前采樣時(shí)刻的傳動(dòng)速度設(shè)定值A(chǔ)，如果所述傳動(dòng)速度設(shè)定值A(chǔ)相比上一時(shí) 刻軋機(jī)的傳動(dòng)速度設(shè)定值B發(fā)生了階躍變化，則確定由所述傳動(dòng)速度設(shè)定值B調(diào)整為所述 傳動(dòng)速度設(shè)定值A(chǔ)的圓整時(shí)間和預(yù)定加速度，并根據(jù)所述圓整時(shí)間和預(yù)定加速度計(jì)算過渡 過程中各采樣時(shí)刻的速度設(shè)定值和加速度設(shè)定值；
[0013] 根據(jù)所述傳動(dòng)速度設(shè)定值A(chǔ)和采樣得到的實(shí)際速度值，采用比例積分控制器計(jì)算 調(diào)速轉(zhuǎn)矩；
[0014] 根據(jù)所述加速度設(shè)定值和軋機(jī)的慣量，計(jì)算軋機(jī)的加速轉(zhuǎn)矩；
[0015] 根據(jù)存儲(chǔ)的空載轉(zhuǎn)矩，求和所述調(diào)速轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩得到總轉(zhuǎn)矩設(shè)定 值，并傳遞給變頻器；
[0016] 所述變頻器在接收到所述總轉(zhuǎn)矩設(shè)定值時(shí)，由變頻器完成軋機(jī)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控 制，從而完成軋機(jī)的傳動(dòng)速度控制。
[0017] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述加速度和軋機(jī)的慣量，計(jì)算軋機(jī)的加速轉(zhuǎn)矩，具體為：
[0018] 利用公式Ma。。= A ehangeX Jstand，計(jì)算獲取軋機(jī)的加速轉(zhuǎn)矩，其中，Ma。。為加速轉(zhuǎn)矩， J stand 為軋機(jī)慣量。
[0019] 優(yōu)選的，所述圓整時(shí)間和預(yù)定加速度的設(shè)置方式包括：由技術(shù)人員預(yù)先設(shè)置。
[0020] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述圓整時(shí)間和預(yù)定加速度計(jì)算過渡過程中各采樣時(shí)刻的速度 設(shè)定值和加速度設(shè)定值，具體包括：
[0021] 計(jì)算在圓整時(shí)間內(nèi)，加速度值從零加速到所述預(yù)設(shè)加速度所需的勾加加速度值； 并根據(jù)采樣時(shí)間的大小，計(jì)算所述圓整時(shí)間所包含的采樣時(shí)間次數(shù)；根據(jù)所述勻加加速度 計(jì)算所述過渡過程中，在各采樣時(shí)間上的速度和加速度作為相應(yīng)的速度設(shè)定值和加速度設(shè) 定值。
[0022] 優(yōu)選的，所述由變頻器完成軋機(jī)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制，從而完成軋機(jī)的傳動(dòng)速度 控制，具體包括：
[0023] 所述變頻器連接軋機(jī)傳動(dòng)裝置，并將所述總轉(zhuǎn)矩值轉(zhuǎn)化成為所述軋機(jī)傳動(dòng)裝置提 供的電能；所述在獲取到有變頻器控制提供的所述電能后，產(chǎn)生所述總轉(zhuǎn)矩值。
[0024] 優(yōu)選的，所述方法還包括：
[0025] 計(jì)算上下傳動(dòng)輥轉(zhuǎn)矩實(shí)際值的差值，使用比例積分控制器計(jì)算負(fù)荷平衡修正值； 分別計(jì)算上傳動(dòng)輥和下傳動(dòng)輥的速度負(fù)荷平衡的轉(zhuǎn)速修正值，并附加到相應(yīng)上下傳動(dòng)輥的 轉(zhuǎn)速設(shè)定值上去。
[0026] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種可逆軋機(jī)的傳動(dòng)速度控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述控制系統(tǒng)包括控制裝置、變頻器和軋機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，所述控制裝置接收上級(jí)系 統(tǒng)發(fā)送來的軋制過程中的傳動(dòng)速度設(shè)定值，然后進(jìn)行處理，具體的：
[0027] 所述控制裝置，用于獲取當(dāng)前采樣時(shí)刻的傳動(dòng)速度設(shè)定值A(chǔ)，如果所述傳動(dòng)速度設(shè) 定值A(chǔ)相比上一時(shí)刻軋機(jī)的傳動(dòng)速度設(shè)定值B發(fā)生了階躍變化，則確定由所述傳動(dòng)速度設(shè) 定值B調(diào)整為所述傳動(dòng)速度設(shè)定值A(chǔ)的圓整時(shí)間和預(yù)定加速度，并根據(jù)所述圓整時(shí)間和預(yù) 定加速度計(jì)算過渡過程中各采樣時(shí)刻的速度設(shè)定值和加速度設(shè)定值；根據(jù)所述傳動(dòng)速度設(shè) 定值A(chǔ)和采樣得到的實(shí)際速度值，采用比例積分控制器計(jì)算調(diào)速轉(zhuǎn)矩；根據(jù)所述加速度設(shè) 定值和軋機(jī)的慣量，計(jì)算軋機(jī)的加速轉(zhuǎn)矩；根據(jù)存儲(chǔ)的空載轉(zhuǎn)矩，求和所述調(diào)速轉(zhuǎn)矩、加速 轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩得到總轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，并傳遞給變頻器；
[0028] 所述變頻器，用于將所述總轉(zhuǎn)矩值轉(zhuǎn)化成為所述軋機(jī)傳動(dòng)裝置提供的電能值；
[0029] 所述軋機(jī)傳動(dòng)裝置，用于在獲取到有變頻器控制提供的所述電能后，推動(dòng)軋機(jī)傳 動(dòng)棍轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0030] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述圓整時(shí)間和預(yù)定加速度計(jì)算過渡過程中各采樣時(shí)刻的速度 設(shè)定值和加速度設(shè)定值，則所述控制裝置還用于：
[0031] 計(jì)算在圓整時(shí)間內(nèi)，加速度值從零加速到所述預(yù)設(shè)加速度所需的勾加加速度值； 并根據(jù)采樣時(shí)間的大小，計(jì)算所述圓整時(shí)間所包含的采樣時(shí)間次數(shù)；根據(jù)所述勻加加速度 計(jì)算所述過渡過程中，在各采樣時(shí)間上的速度和加速度作為相應(yīng)的速度設(shè)定值和加速度設(shè) 定值。
[0032] 優(yōu)選的，所述由變頻器完成軋機(jī)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制，從而完成軋機(jī)的傳動(dòng)速度 控制，具體包括：
[0033] 所述變頻器連接軋機(jī)傳動(dòng)裝置，并將所述總轉(zhuǎn)矩值轉(zhuǎn)化成為所述軋機(jī)傳動(dòng)裝置提 供的電能；所述軋機(jī)傳動(dòng)裝置，用于在獲取到有變頻器控制提供的所述電能后，推動(dòng)軋機(jī)傳 動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選的，所述方法還包括：計(jì)算上下傳動(dòng)輥轉(zhuǎn)矩實(shí)際值的差值，使用比例積分控 制器計(jì)算負(fù)荷平衡修正值；分別計(jì)算上傳動(dòng)輥和下傳動(dòng)輥的速度負(fù)荷平衡的轉(zhuǎn)速修正值， 并附加到相應(yīng)上下傳動(dòng)輥的轉(zhuǎn)速設(shè)定值上去。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明實(shí)施