一種熱連軋機穿帶偏差張力控制方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種熱連軋機穿帶偏差張力控制方法及其控制系統(tǒng)，涉及專門適用于金屬軋機或其加工產(chǎn)品的控制設備或方法，尤其涉及通過活套實現(xiàn)熱軋帶鋼張力控制，帶鋼張力控制系統(tǒng)包括機架偏差張力設定單元、機架偏差張力控制單元和伺服閥偏差補償單元；熱連軋機穿帶偏差張力控制方法包括以下步驟：接收帶鋼參數(shù)和張力設定值；確定機架的偏差目標張力并轉換為設定力矩，對電液伺服閥進行比例輸出控制；檢測活套當前的實際張力；判斷活套是否接觸帶鋼；執(zhí)行二次張力判斷和多級張力控制。通過對伺服閥動作偏差進行補償，實現(xiàn)伺服閥開度和帶鋼偏差張力控制的精確控制；解決帶鋼在機架咬鋼過程中偏差張力控制的技術問題，顯著改進熱軋穿帶活套張力控制的穩(wěn)定性。
【專利說明】
-種熱連扎機穿帶偏差張力控制方法及其控制系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及?？谶m用于金屬社機或其加工產(chǎn)品的控制設備或方法，尤其涉及通過 活套實現(xiàn)熱社帶鋼張力控制的方法及其控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 在熱連社生產(chǎn)中，機架間的帶鋼張力對穩(wěn)定穿帶和產(chǎn)品質量的影響很大。在熱社 連社機組的實際社鋼過程中，帶鋼在機架咬鋼完成后，前后機架間的帶鋼上會形成一定的 張力，用來張緊機架之間出現(xiàn)的帶鋼，使連社機相鄰機架間的帶鋼保持一定張力。張力是熱 社精社區(qū)域最為重要的控制參量之一，如果張力太大會造成帶鋼局部拉窄引起質量損失， 嚴重時甚至造成帶鋼拉斷。如果張力太小會造成機架間堆鋼而引起社線停機，造成重大質 量損失和設備停機。為了更好地調節(jié)帶鋼張力，大多數(shù)熱連社相鄰機架間都安裝有活套。根 據(jù)機械設備的不同，活套經(jīng)歷了從氣動活套到液壓活套、液壓活套的發(fā)展過程。目前活套大 部分采用了定位精度高、響應速度快的液壓活套，其一般形式見圖1所示，液壓活套110置 于前后相鄰的前機架100和后機架101之間，液壓缸111帶動活套漉112繞轉軸113擺動， 通過改變活套角度調節(jié)帶鋼張力。
[0003] 中國發(fā)明專利《連社機的控制裝置》（發(fā)明專利號；ZL00814067.7授權公告號： CN1247333C)公開了一種連社機的控制裝置，適用于使由活套支撐器馬達驅動轉動的活套 支撐器接觸在由社機馬達輸送驅動的被社制材料從而對輸送形狀進行限制、并在同時連續(xù) 地進行社制的連社機中，并具有接受轉矩指令從而對上述活套支撐器馬達進行轉矩控制的 活套支撐器轉矩控制器和接受社制速度指令從而對上述社機馬達進行速度控制的社制速 度控制器，其特征在于；具有活套支撐器角度控制器和活套支撐器速度控制器；該活套支 撐器角度控制器對活套支撐器角度與外部輸入的活套支撐器角度指令的偏差即活套支撐 器角度偏差實施控制運算，將運算結果作為社制速度指令提供給上述社制速度控制器；該 活套支撐器速度控制器W比該活套支撐器角度控制器快的運算速度動作，對活套支撐器速 度與外部輸入的活套支撐器速度指令的偏差即活套支撐器速度偏差進行控制運算，將運算 結果作為與上述活套支撐器角度控制器的輸出無關的轉矩指令提供給上述活套支撐器轉 矩控制器。
[0004] 中國發(fā)明專利申請《精社機活套控制方法及系統(tǒng)》（發(fā)明專利申請?zhí)枺?3135885. 3 公開號；CN1623700A)公開了一種精社機活套控制方法及其控制系統(tǒng)，包括張力環(huán)與電壓 環(huán)控制，W張力信號作為電壓信號的外限幅，然后對限幅后的信號進行電流調節(jié)，用W控制 活套電機。該發(fā)明可W實現(xiàn)活套軟著陸，即活套在落套的時候，活套漉即將落到社制線機械 零位時，幾乎不產(chǎn)生對底座的沖擊，其主要作用是減少對活套機械設備和電控設備的沖擊， 延長使用壽命。且活套軟接觸起套接觸帶鋼時，對帶鋼沖擊較小，不會產(chǎn)生張力突增，有利 于對帶鋼頭部和寬度進行控制。
[0005] 中國發(fā)明專利申請《一種解決社鋼生產(chǎn)線活套甩尾的方法》（發(fā)明專利申請?zhí)枺?200710061425. 3公開號；CN101003064A)主要涉及解決活套甩尾問題，其技術方案是，它采 用社機的負荷頭部、尾部信號作為活套控制信號，起套命令來自下游社機的負荷頭部信號， 落套命令來自上游社機的負荷尾部信號，并將第一架社機的負荷信號直接引入到下游相鄰 的第一、二、Η架社機的Η個活套器作為控制信號；依次將其余上游社機的負荷信號直接引 入到下游相鄰的第二、Η架社機間的活套器作為控制信號；用上游社機發(fā)出的社件尾部無 鋼信號的下降沿信號同時控制下游活套器提前一~Η架社機的時間開始落套動作。由于在 鋼尾還沒有脫離上游機架時就發(fā)出落套命令，活套落下后，鋼尾才脫離上游機架，從而有效 解決活套甩尾問題。
[0006] 上述發(fā)明專利或發(fā)明專利申請均涉及熱連社機組活套控制的問題，其中 ZL00814067. 7涉及將活套支撐器角度偏差運算結果作為社制速度指令用于社制速度控制， 03135885. 3 W張力信號作為電壓信號的外限幅，用W控制活套電機，200710061425. 3則涉 及活套甩尾控制方法。但是，上述現(xiàn)有技術方案都未涉及帶鋼在機架咬鋼過程中偏差張力 控制。在實際的張力控制過程中，帶鋼咬鋼過程主要取決于模型的預設定，由于影響模型設 定的外圍因素過多，所W，通常情況下對于帶鋼咬鋼時的張力控制難度較大。中國發(fā)明專利 "精社機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法"（發(fā)明專利號；ZL200610028695. X授權公告號： CN100546734C)公開了一種精社機架間帶鋼穿帶時的活套控制方法，包括W下步驟：活套 漉處于初始角度；當帶鋼進入前機架，活套進入預備角度；當帶鋼頭部吸入前機架，過了活 套漉位置，活套漉進入穿帶角度；當帶鋼頭部進入后機架，活套起套，保證活套漉上母線低 于實際社制最低線；起套結束，活套落套，進入預備位置。其中，所述的活套漉初始角度通過 角度發(fā)生器自動標定，實現(xiàn)了活套器初始角度的自動定量控制和自動動態(tài)控制，有效避免 精社機架間帶鋼存在的下表面劃傷缺陷、帶鋼頭部折疊和廢鋼。該現(xiàn)有技術方案主要涉及 活套漉在穿帶的角度控制，也沒有解決帶鋼在機架咬鋼過程中偏差張力控制的技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種用于液壓活套的帶鋼張力控制的方法，通過在機架咬鋼 過程中對活套實際張力的檢測，W及對偏差目標張力的動態(tài)調整修正，實現(xiàn)帶鋼的偏差張 力控制，解決帶鋼在機架咬鋼過程中偏差張力控制的技術問題
[0008] 本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：
[0009] -種熱連社機穿帶偏差張力控制方法，用于熱社機組的帶鋼張力控制系統(tǒng)，所述 熱社機組具備多個依次順序排列的社制機架，在每一組前后相鄰的前機架和后機架之間， 配有控制帶鋼張力的液壓活套；所述的帶鋼張力控制系統(tǒng)包括機架偏差張力設定單元和機 架偏差張力控制單元；所述的機架偏差張力設定單元從上級過程控制計算機獲取帶鋼的張 力設定值，其特征在于：
[0010] 所述的帶鋼張力控制系統(tǒng)還包括伺服閥偏差補償單元；
[0011] 所述的熱連社機穿帶偏差張力控制方法包括W下步驟：
[0012] S100;機架偏差張力設定單元從上級過程控制計算機接收帶鋼參數(shù)和當前機架的 張力設定值Twt，所述的帶鋼參數(shù)包括帶鋼的成品厚度、成品寬度和鋼種；
[0013] S200 ;根據(jù)所述的帶鋼參數(shù)，依據(jù)W下公式確定偏差張力補償系數(shù)：
[0014] t'二 t' iXt' 2Xt' 3
[001引其中，t'為偏差張力補償系數(shù)，ti'為成品厚度補償增益，t'2為成品寬度補償增 益，t' 3為鋼種補償增益，可根據(jù)從上級過程控制計算機接收的帶鋼參數(shù)查表確定；
[0016] S300 ;根據(jù)偏差張力補償系數(shù)，依據(jù)W下公式確定機架的偏差目標張力；
[0017] tref=TsetXt'
[001引其中，tw為偏差目標張力，Ts6t為張力設定值，t'為偏差補償張力系數(shù)；
[001引S400 ;機架偏差張力控制單元將偏差目標張力tw轉換為設定力矩，對電液伺服 閥進行比例輸出控制，通過電液伺服閥控制液壓活套的液壓缸；
[0020] S450;伺服閥偏差補償單元將電液伺服閥的閥芯反饋信號轉化為反饋力矩，與設 定力矩比較，將偏差輸出與張力設定值疊加，實現(xiàn)伺服閥偏差補償；
[002。 S500 ;利用安裝在活套漉下方的測壓頭檢測活套當前的實際張力Tfbk;
[0022] S600 ;根據(jù)活套液壓缸輸出力、活套張力跳變率、活套角速度變化率或者機架咬鋼 延時，判斷活套是否接觸帶鋼；若活套接觸帶鋼，轉步驟S700 ;否則，返回步驟S400 ;
[0023] S700 ;執(zhí)行二次張力判斷，若Tfbk< T set,轉步驟S800 ;否則，轉步驟S900 ;
[0024] S800 ;根據(jù)W下公式進行變增量迭代，執(zhí)行多級張力控制：
[002引 %趣4 二 玄
[0026] 式中，為當前掃描周期對應的偏差目標張力，為前一掃描周期對應的偏差 目標張力，Z為迭代增量，Z = c(l+x)，其中，常數(shù)C = 0. 1-0. 2Mpa，可通過試驗確定，X是與 當前實際張力反饋值與張力設定值偏差et有關的補償系數(shù)，其取值范圍為[0.2, 1];
[0027] S900 ;設置當前掃描周期的偏差目標張力4也,=了。，進入目標張力控制過程，其 中，為當前掃描周期對應的偏差目標張力，Tset為張力設定值。
[0028] 本發(fā)明的熱連社機穿帶偏差張力控制方法的一種較佳的技術方案，其特征在于所 述的步驟S600包括W下判斷活套是否接觸帶鋼的條件，當其中任一條件滿足時，則判定活 套已接觸帶鋼：
[002引條件1 ;活套液壓缸實際輸出力Fyfbk> Fyset，其中，F(xiàn)yfbk為活套液壓缸實際輸出力， Fywt為活套液壓缸設定輸出力，F(xiàn) yset取值范圍> 25000N ;
[0030] 條件2 ;張力跳變率E ε > 105%，其中，張力跳變率E ε根據(jù)下式確定 [003" Ε ε = Fyfbk(i+i)今Fyfbk(i) X 100^
[003引式中，F(xiàn)yfbww為當前掃描周期的實際活套液壓缸輸出力，F(xiàn)yfbkw為前一個掃描周 期的實際活套液壓缸輸出力；
[0033] 條件3 ;角速度變化率V ε = 0. 15-0. 3rad/s，其中，角速度變化率V ε根據(jù)下式確 定
[0034] V ε = Χ100%
[003引其中，Vw為當前掃描周期的活套角速度，Vi為前一個掃描周期的活套角速度，角 速度的變化率；
[0036] 條件4 ;機架咬鋼延時=500-1000ms。
[0037] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用上述熱連社機穿帶偏差張力控制方法的帶 鋼張力控制系統(tǒng)，所采用的技術方案是：
[0038] -種使用上述熱連社機穿帶偏差張力控制方法的帶鋼張力控制系統(tǒng)，用于熱社機 組的帶鋼張力控制，所述熱社機組具備多個依次順序排列的社制機架，在每一組前后相鄰 的前機架和后機架之間，配有控制帶鋼張力的液壓活套；所述的帶鋼張力控制系統(tǒng)包括機 架偏差張力設定單元，機架偏差張力控制單元和伺服閥偏差補償單元；其特征在于：
[0039] 所述的機架偏差張力設定單元連接到上級過程控制計算機，獲取帶鋼參數(shù)和當前 機架的張力設定值；
[0040] 所述的機架偏差張力控制單元包括設定力矩轉化模塊，D/A轉換模塊，伺服閥開度 控制模塊和電液伺服閥；所述的機架偏差張力設定單元連接到設定力矩轉化模塊，將機架 偏差張力轉化為設定力矩，再通過D/A轉換模塊轉換為模擬信號，傳送到伺服閥開度控制 模塊，對電液伺服閥的閥芯開度實現(xiàn)比例輸出控制；
[0041] 所述的帶鋼張力設定值修正模塊包括伺服閥閥芯反饋模塊，A/D轉換模塊，閥芯反 饋力矩轉化模塊，比較器和偏差輸出模塊；所述的伺服閥閥芯反饋模塊，連接到電液伺服閥 的閥芯反饋信號輸出端，獲取閥芯反饋信號并通過A/D轉換模塊轉換為數(shù)字信號，傳送到 閥芯反饋力矩轉化模塊，轉化為反饋力矩傳送到比較器，與設定力矩轉化模塊輸出的設定 力矩進行比較得到偏差力矩，通過偏差輸出模塊饋送到設定力矩轉化模塊，對設定力矩進 行修正，實現(xiàn)對伺服閥動作偏差進行補償，實現(xiàn)伺服閥開度的精確控制。
[0042] 本發(fā)明的有益效果是：
[0043] 本發(fā)明的熱連社機穿帶偏差張力控制方法及其控制系統(tǒng)，通過對伺服閥動作偏差 進行補償，實現(xiàn)伺服閥開度和帶鋼偏差張力控制的精確控制；通過在機架咬鋼過程中對活 套實際張力的檢測，W及對偏差目標張力的動態(tài)調整修正，解決帶鋼在機架咬鋼過程中偏 差張力控制的技術問題，顯著改進熱社穿帶活套張力控制的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0044] 圖1是現(xiàn)有熱連社機液壓活套的結構示意圖；
[0045] 圖2是使用熱連社機穿帶偏差張力控制方法的張力輸出偏差控制系統(tǒng)結構示意 圖；
[0046] 圖3是本發(fā)明熱連社機穿帶偏差張力控制方法的控制流程圖；
[0047] 圖4是張力反饋值與張力設定值偏差的補償系數(shù)曲線圖；
[0048] 圖5是現(xiàn)有熱連社機穿帶偏差張力控制系統(tǒng)的控制波形圖；
[0049] 圖6是采用本發(fā)明的熱連社機穿帶偏差張力控制方法后的控制波形圖。
[0050] 圖中各部件的標號：100-前機架，101-后機架，102-帶鋼，110-液壓活套，111-液 壓缸，112-活套漉，113-轉軸，120-測壓頭，200-機架偏差張力設定單元，300-機架偏差 張力控制單元，310-設定力矩轉化模塊，320-D/A轉換模塊，330-伺服閥開度控制模塊， 340-電液伺服閥，400-伺服閥偏差補償單元，410-伺服閥閥芯反饋模塊，420-A/D轉換模 塊，430-閥芯反饋力矩轉化模塊，440-比較器，450-偏差輸出模塊。
【具體實施方式】
[0051] 為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術方案，下面結合附圖和實施例進行進一步地 詳細描述。
[0052] 本發(fā)明的熱連社機穿帶偏差張力控制方法，用于熱社機組的帶鋼張力控制系統(tǒng)， 熱社機組具備多個依次順序排列的社制機架，在每一組前后相鄰的前機架和后機架之間， 配有控制帶鋼張力的液壓活套。使用本發(fā)明的熱連社機穿帶偏差張力控制方法的帶鋼張力 控制系統(tǒng)結構的一個實施例如圖2所示，包括機架偏差張力設定單元200和機架偏差張力 控制單元300 ;機架偏差張力設定單元200從上級過程控制計算機L2獲取帶鋼的張力設定 值，通過機架偏差張力控制單元300控制液壓缸111，動態(tài)調節(jié)液壓活套110的活套角度，實 現(xiàn)各機架偏差張力的控制；在圖2所示的帶鋼張力控制系統(tǒng)中，還包括伺服閥偏差補償單 元 400 ;
[0053] 本發(fā)明的熱連社機穿帶偏差張力控制方法的一個實施例的控制流程圖如圖3所 示，包括W下步驟：
[0054] S100 ;機架偏差張力設定單元200從上級過程控制計算機L2接收帶鋼參數(shù)和當前 機架的張力設定值Twt，所述的帶鋼參數(shù)包括帶鋼的成品厚度、成品寬度和鋼種，存儲在數(shù) 據(jù)緩存中；
[00 巧]
[0056] 其中，t'為偏差張力補償系數(shù)，t' 1為成品厚度補償增益，t' 2為成品寬度補償 增益，t' 3為鋼種補償增益，可根據(jù)從上級過程控制計算機L2接收的帶鋼參數(shù)，通過查詢 成品厚度補償增益表、成品厚度補償增益表和鋼種補償增益表，確定t' i、t' 2和t' 3；
[0057] 表1成品厚度補償增益表
[0058]
[0059」
[0060] 表2成品厚度補償增益表
[0061]
[0064] 在表1、表2和表3所示的成品厚度補償增益表、成品厚度補償增益表與鋼種補償 增益表的實施例中，Looped~Looper6分別對應于熱連社機組的六套液壓活套。
[0065] S300 ;根據(jù)偏差張力補償系數(shù)，依據(jù)W下公式確定機架的偏差目標張力；
[006引 tref=TsetXt'
[0067] 其中，tref為偏差目標張力，T set為張力設定值，t'為偏差補償張力系數(shù)；
[0068] S400 ;機架偏差張力控制單元300將偏差目標張力tw轉換為設定力矩，對電液伺 服閥340進行比例輸出控制，通過電液伺服閥340控制液壓活套110的液壓缸111 ;
[0069] S450 ;伺服閥偏差補償單元400將電液伺服閥340的閥芯反饋信號轉化為反饋力 矩，與設定力矩比較，將偏差輸出與張力設定值疊加，實現(xiàn)伺服閥偏差補償；
[0070] S500 ;利用安裝在活套漉112下方的測壓頭120,檢測活套當前的實際張力Tfbk;
[0071] S600 ;根據(jù)活套液壓缸輸出力、活套張力跳變率、活套角速度變化率或者機架咬鋼 延時，判斷活套是否接觸帶鋼；若活套接觸帶鋼，轉步驟S700 ;否則，返回步驟S400 ;
[0072] S700 ;執(zhí)行二次張力判斷，若Tfbk< T set,轉步驟S800 ;否則，轉步驟S900 ;
[0073] S800 ;根據(jù)W下公式進行變增量迭代，執(zhí)行多級張力控制：
[0074] {,噸+、二{崎-,-2
[007引式中，?.，為當前掃描周期對應的偏差目標張力，f,,,,為前一掃描周期對應的偏差 目標張力，Z為迭代增量，Z = c(l+x)，其中，常數(shù)C = 0. 1-0. 2Mpa，可通過試驗確定，X是與 當前實際張力反饋值與張力設定值偏差et有關的補償系數(shù)，其取值范圍為[0. 2, 1];如圖1 所示，X的取值是一條直線，當偏差小于IMpa時取1，當偏差大于lOMpa時取0. 2,直線斜率 K的取值可根據(jù)試驗獲得，參見圖1。
[0076] S900;設置當前掃描周期的偏差目標張力知=?L,，進入目標張力控制過程，其 中，為當前掃描周期對應的偏差目標張力，Tset為張力設定值。
[0077] 根據(jù)本發(fā)明的使用熱連社機穿帶偏差張力控制方法的一個實施例，所述的步驟 S600包括W下判斷活套是否接觸帶鋼的條件，當其中任一條件滿足時，則判定活套已接觸 帶鋼：
[007引條件1 ;活套液壓缸實際輸出力Fyfbk> Fyset，其中，F(xiàn)yfbk為活套液壓缸實際輸出力， Fywt為活套液壓缸設定輸出力，F(xiàn)ywt取值范圍> 25000N;由于活套是一個轉動體，在力的 分析上要滿足力平衡和力矩平衡，當活套接觸到帶鋼后活套受到帶鋼施加的力，郝么為了 保證活套維持當前的角度，液壓缸需要輸出更多的力進行平衡，因此，條件1根據(jù)活套液壓 缸輸出力對活套工作狀態(tài)進行判斷，當實際活套液壓缸輸出力達到設定活套液壓缸輸出力 時，即可判斷活套已接觸帶鋼。
[0079] 條件2 ;張力跳變率E ε > 105 %，其中，張力跳變率E ε根據(jù)下式確定
[0080] Εε =Fyfbk(w)今 FyfbkwXlOO%
[008。 式中，F(xiàn)yfbww為當前掃描周期的實際活套液壓缸輸出力，F(xiàn)yfbkw為前一個掃描周 期的實際活套液壓缸輸出力；由于活套沒有接觸帶鋼時受力的變化率很小，一旦活套接觸 了帶鋼，馬上會受到帶鋼施加的力，受力會發(fā)生突變，因此，條件2采用實際活套液壓缸輸 出力突變作為活套接觸帶鋼的判斷條件。
[0082] 條件3 ;角速度變化率V ε = 0. 15-0. 3rad/s，其中，角速度變化率V ε根據(jù)下式確 定
[0083] V ε = Χ100%
[0084] 其中，Vw為當前掃描周期的活套角速度，V 1為前一個掃描周期的活套角速度，角 速度的變化率；當活套帶鋼完全接觸到帶鋼后，活套受力從液壓缸輸出力單獨作用的狀態(tài)， 變化為液壓缸輸出力和帶鋼施加的力共同作用的狀態(tài)，活套的抬起速度會下降，當完全接 觸帶鋼后活套達到穩(wěn)定狀態(tài)，活套角速度變化率很低。因此，條件3采用實際活套角速度變 化率作為活套接觸帶鋼的判斷條件。
[00財條件4 ;機架咬鋼延時=500-1000ms ;由于機架咬鋼并延遲一定時間后，帶鋼即可 到達活套漉，條件4 W機架咬鋼信號的延遲時間作為活套接觸帶鋼的判斷條件。
[0086] 在圖2所示的本發(fā)明的使用熱連社機穿帶偏差張力控制方法的帶鋼張力控制系 統(tǒng)的實施例中，僅表示了一組社制機架及其帶鋼張力控制系統(tǒng)，圖中的前機架100和后機 架101可W表示熱連社機各組相鄰機架中的任意一組，與各組機架的液壓活套110對應的 帶鋼張力控制系統(tǒng)，都配置在熱社產(chǎn)線基礎自動化級L1的計算機上，作為熱社產(chǎn)線計算機 控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)或者軟件功能模塊，連接到上級過程控制計算機（過程控制級L2， 圖中未表示），圖2所示的帶鋼張力控制系統(tǒng)包括機架偏差張力設定單元200,機架偏差張 力控制單元300和伺服閥偏差補償單元400 ;
[0087] 所述的機架偏差張力設定單元200連接到上級過程控制計算機L2,獲取帶鋼參數(shù) 和當前機架的張力設定值；
[0088] 所述的機架偏差張力控制單元300包括設定力矩轉化模塊310, D/A轉換模塊320， 伺服閥開度控制模塊330和電液伺服閥340 ;所述的機架偏差張力設定單元200連接到設 定力矩轉化模塊310,將機架偏差張力轉化為設定力矩，再通過D/A轉換模塊320轉換為模 擬信號，傳送到伺服閥開度控制模塊330,對電液伺服閥340的閥芯開度實現(xiàn)比例輸出控 制；
[0089] 所述的帶鋼張力設定值修正模塊400包括伺服閥閥芯反饋模塊410，A/D轉換模塊 420,閥芯反饋力矩轉化模塊430,比較器440和偏差輸出模塊450 ;所述的伺服閥閥芯反饋 模塊410,連接到電液伺服閥340的閥芯反饋信號輸出端，獲取閥芯反饋信號并通過A/D轉 換模塊420轉換為數(shù)字信號，傳送到閥芯反饋力矩轉化模塊430,轉化為反饋力矩傳送到比 較器440,與設定力矩轉化模塊310輸出的設定力矩進行比較得到偏差力矩，通過偏差輸出 模塊450饋送到設定力矩轉化模塊310,對設定力矩進行修正，實現(xiàn)對伺服閥動作偏差進行 補償，實現(xiàn)伺服閥開度的精確控制。
[0090] 實施例
[0091] 本實施例W某熱連社機的6#活套looped為例，對本發(fā)明的熱連社機穿帶偏差張 力控制方法的控制過程加 W具體說明。
[0092] S100 ;機架偏差張力設定單元200從上級過程控制計算機L2接收帶鋼參數(shù)和當前 機架的張力設定值Twt，所述的帶鋼參數(shù)包括帶鋼的成品厚度、成品寬度和鋼種，存儲在數(shù) 據(jù)緩存中；在本實施例中，帶鋼規(guī)格為1. 82*1050mm，鋼種代碼為3,過程控制計算機L2設定 的張力設定值Tset= 20Mpa〇
[0093] S200 ;根據(jù)上述帶鋼參數(shù)查詢表1、表2和表3,計算得到偏差張力補償系數(shù)為
[0094] t' = t' iXt' zXt' 3= 1. 2X 1. 1X 1. 2 = 1. 584。
[0095] S300 ;根據(jù)偏差張力補償系數(shù)，計算確定機架的偏差目標張力為
[0096] tref= TsetXt' = 20X1. 584 = 31. 68Mpa。
[0097] S400 ;機架偏差張力控制單元300將偏差目標張力tref= 31. 68Mpa轉換為設定力 矩，再通過D/A轉換模塊320轉換為模擬信號，傳送到伺服閥開度控制模塊330,對電液伺服 閥340的閥芯開度實現(xiàn)比例輸出控制。
[009引 S450 ;伺服閥偏差補償單元400將電液伺服閥340的閥芯反饋信號，通過A/D轉換 模塊420轉換為數(shù)字信號，再通過閥芯反饋力矩轉化模塊430轉化為反饋力矩，與設定力矩 轉化模塊310輸出的設定力矩進行比較得到偏差力矩，通過偏差輸出模塊450饋送到設定 力矩轉化模塊310,對設定力矩進行修正，實現(xiàn)伺服閥開度的精確控制，通過調節(jié)偏差控制 保證張力調節(jié)的精度；
[009引S500 ;利用安裝在活套漉112下方的測壓頭120,檢測活套當前的實際張力Tfbk作 為反饋張力，該反饋張力是不斷進行檢測的，本實施例中得到的第一時刻點的反饋張力為 lOMpa ；
[0100] S600 ;根據(jù)活套液壓缸輸出力、活套張力跳變率、活套角速度變化率或者機架咬鋼 延時，判斷活套是否接觸帶鋼；若活套接觸帶鋼，轉步驟S700 ;否則，返回步驟S400 ;
[0101] 本實施例中活套液壓缸輸出力Fyfbk= 50000N，F(xiàn)yfbk> Fywt，滿足活套接觸帶鋼的 判斷條件1，轉步驟S700 ;
[0102] S700 ;執(zhí)行二次張力判斷，若Tfbk< Τ set,轉步驟S800 ;否則，轉步驟S900 ;
[0103] 將步驟S500檢測的實際張力Tfbk= lOMpa與張力設定值T S6t= 20Mpa對比，發(fā)現(xiàn) 此第一時刻點的反饋張力小于張力設定值，即Tfbk< T wt，轉步驟S800執(zhí)行多級張力控制；
[0104] 循環(huán)執(zhí)行步驟S700和S800進行多級張力控制的變增量迭代過程如下：
[0105] 將步驟S500檢測得到的實際張力Tfbk= lOMpa與偏差目標張 力tref= 31.68Mpa對比，其偏差e逝過lOMpa，故X取值為0. 2，所W '~'，'=- Z 二 31.68 - 0.2 X (1 + 0.2) = 31.44Λ々《/;
[0106] 第二個掃描周期時反饋張力為lOMpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et為 lOMpa，即 X 取值為 0. 2,所 喻,=4成-s=3L44-0,2x々十扣2) = 31.2雌汾;：
[0107] 第Η個掃描周期時反饋張力為15Mpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et為 5Mpa，即 X 取值為 0. 6,所 W -.之二 31.2-0.2X (1 + (16) = 30.88Λ々'，α .
[010引第四個掃描周期時反饋張力為16Mpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et為 4Mpa，即X取值為0. 7,所喻,=%-2 =說.觀一0'2乂(1 + 0巧:=3化5屯喚幻;：
[0109] 第五個掃描周期時反饋張力為16Mpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et為 4Mpa，即 X 取值為 0. 7,所^Λ,., = Z 二 30.54 - 0.2 X (1 + 化7) = 30.2M/w ;
[0110] 第六個掃描周期時反饋張力為16. 5Mpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et 為3. 5Mpa，即X取值為0. 7，所W二y 一Z二30.2- 〇.奴々+化巧=狄統(tǒng)卿口 ；
[0111] 第走個掃描周期時反饋張力為16. 5Mpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et 為 3. 5Mpa，即 X 取值為 0. 7，所 W = f。，- Z = 29.86 -0.2 X (U 0.7) = 29.52瓜//W ;
[0112] 第八個掃描周期時反饋張力為17Mpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et為 3Mpa，即X取值為0. 8，所W '，咕,=4/; - 2 =數(shù).汾-0.2X α十0巧二數(shù),1魚晦沒；
[0113] 第九個掃描周期時反饋張力為17Mpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et為 3Mpa，即 X 取值為 0. 8,所 W -Z =巧.16 -化2 X^ + 0.8) = 28.8/\々w
[0114] 第十個掃描周期時反饋張力為18Mpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et為 2Mpa，即X取值為0. 9，所W ?喻,=% - Z = 2暮8 - 0.2乂 (1 + 0哦三說.4么峨留；
[0115] 第十一個掃描周期時反饋張力為19Mpa，郝么反饋張力與L2張力設定值的偏差et 為 IMpa，即 X 取值為 0. 9,所W《巧- : = 28.42-0.2パl + 0.9)二28.04M/w.
[0116] 第十二個掃描周期時反饋張力為20. 5Mpa，郝么反饋張力Tfbk就大于了 L2張力設 定值Twt，此時多級張力控制結束，轉到步驟S900 ;
[0117] S900 ;設置當前掃描周期的偏差目標張力I = ?：., ，進入目標張力控 制過程。
[0118] 圖6是采用本發(fā)明的熱連社機穿帶偏差張力控制方法后的控制波形圖，與圖5所 示的現(xiàn)有熱連社機穿帶偏差張力控制系統(tǒng)的控制波形圖比較，可W看出采用本發(fā)明的熱連 社機穿帶偏差張力控制方法后，熱社穿帶活套張力控制的穩(wěn)定性得到了顯著改進。
[0119] 本技術領域中的普通技術人員應當認識到，W上的實施例僅是用來說明本發(fā)明的 技術方案，而并非用作為對本發(fā)明的限定，任何基于本發(fā)明的實質精神對W上所述實施例 所作的變化、變型，都將落在本發(fā)明的權利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1. 一種熱連社機穿帶偏差張力控制方法，用于熱社機組的帶鋼張力控制系統(tǒng)，所述熱 社機組具備多個依次順序排列的社制機架，在每一組前后相鄰的前機架和后機架之間，配 有控制帶鋼張力的液壓活套；所述的帶鋼張力控制系統(tǒng)包括機架偏差張力設定單元和機架 偏差張力控制單元；所述的機架偏差張力設定單元從上級過程控制計算機獲取帶鋼的張力 設定值，其特征在于： 所述的帶鋼張力控制系統(tǒng)還包括伺服閥偏差補償單元； 所述的熱連社機穿帶偏差張力控制方法包括W下步驟： Sioo;機架偏差張力設定單元從上級過程控制計算機接收帶鋼參數(shù)和當前機架的張力 設定值Twt,所述的帶鋼參數(shù)包括帶鋼的成品厚度、成品寬度和鋼種； S200 ;根據(jù)所述的帶鋼參數(shù)，依據(jù)W下公式確定偏差張力補償系數(shù)： t, = t, iXt, 2Xt, 3 其中，t'為偏差張力補償系數(shù)，t' I為成品厚度補償增益，t' 2為成品寬度補償增益， t' 3為鋼種補償增益，可根據(jù)從上級過程控制計算機接收的帶鋼參數(shù)查表確定； S300 ;根據(jù)偏差張力補償系數(shù)，依據(jù)W下公式確定機架的偏差目標張力； t"f= T WtXt' 其中，tfw為偏差目標張力，T Wt為張力設定值，t'為偏差補償張力系數(shù)； S400 ;機架偏差張力控制單元將偏差目標張力tw轉換為設定力矩，對電液伺服閥進 行比例輸出控制，通過電液伺服閥控制液壓活套的液壓缸； S450;伺服閥偏差補償單元將電液伺服閥的閥芯反饋信號轉化為反饋力矩，與設定力 矩比較，將偏差輸出與張力設定值疊加，實現(xiàn)伺服閥偏差補償； S500 ;利用安裝在活套漉下方的測壓頭檢測活套當前的實際張力Tfbk; S600 ;根據(jù)活套液壓缸輸出力、活套張力跳變率、活套角速度變化率或者機架咬鋼延 時，判斷活套是否接觸帶鋼；若活套接觸帶鋼，轉步驟S700 ;否則，返回步驟S400 ; S700 ;執(zhí)行二次張力判斷，若Tfbk< T Wt,轉步驟S800 ;否則，轉步驟S900 ; S800 ;根據(jù)W下公式進行變增量迭代，執(zhí)行多級張力控制：式中，為當前掃描周期對應的偏差目標張力，為前一掃描周期對應的偏差目 標張力，Z為迭代增量，Z = c(l+x)，其中，常數(shù)C = 0. 1-0. 2Mpa，可通過試驗確定，X是與當 前實際張力反饋值與張力設定值偏差et有關的補償系數(shù)，其取值范圍為[0.2, 1]; S900 ;設置當前掃描周期的偏差目標張力f，.心=7：?，進入目標張力控制過程，其中， Kr報,為當前掃描周期對應的偏差目標張力，Tset為張力設定值。2. 根據(jù)權利要求1所述的熱連社機穿帶偏差張力控制方法，其特征在于所述的步驟 S600包括W下判斷活套是否接觸帶鋼的條件，當其中任一條件滿足時，則判定活套已接觸 帶鋼： 條件1 ;活套液壓缸實際輸出力Fyfbk^ Fywt,其中，F(xiàn)yfbk為活套液壓缸實際輸出力，F(xiàn)ywt 為活套液壓缸設定輸出力，F(xiàn)ywt取值范圍> 25000N ; 條件2 ;張力跳變率E e > 105%，其中，張力跳變率E e根據(jù)下式確定 Ee = Fyfbk(W)今 Fyfbk(I) X 100 % 式中，F(xiàn)yfbWW神當前掃描周期的實際活套液壓缸輸出力，F(xiàn)yfbkW為前一個掃描周期的 實際活套液壓缸輸出力； 條件3 ;角速度變化率V e = 0. 15-0. 3rad/s，其中，角速度變化率V e根據(jù)下式確定 V e = (Vw-Vi) X 100% 其中，Vw為當前掃描周期的活套角速度，Vi為前一個掃描周期的活套角速度，角速度 的變化率； 條件4 ;機架咬鋼延時=500-1000ms。3.-種使用權利要求1或2所述的熱連社機穿帶偏差張力控制方法的帶鋼張力控制系 統(tǒng)，用于熱社機組的帶鋼張力控制，所述熱社機組具備多個依次順序排列的社制機架，在每 一組前后相鄰的前機架和后機架之間，配有控制帶鋼張力的液壓活套；所述的帶鋼張力控 制系統(tǒng)包括機架偏差張力設定單元，機架偏差張力控制單元和伺服閥偏差補償單元；其特 征在于： 所述的機架偏差張力設定單元連接到上級過程控制計算機，獲取帶鋼參數(shù)和當前機架 的張力設定值； 所述的機架偏差張力控制單元包括設定力矩轉化模塊，D/A轉換模塊，伺服閥開度控制 模塊和電液伺服閥；所述的機架偏差張力設定單元連接到設定力矩轉化模塊，將機架偏差 張力轉化為設定力矩，再通過D/A轉換模塊轉換為模擬信號，傳送到伺服閥開度控制模塊， 對電液伺服閥的閥芯開度實現(xiàn)比例輸出控制； 所述的帶鋼張力設定值修正模塊包括伺服閥閥芯反饋模塊，A/D轉換模塊，閥芯反饋力 矩轉化模塊，比較器和偏差輸出模塊；所述的伺服閥閥芯反饋模塊，連接到電液伺服閥的閥 芯反饋信號輸出端，獲取閥芯反饋信號并通過A/D轉換模塊轉換為數(shù)字信號，傳送到閥芯 反饋力矩轉化模塊，轉化為反饋力矩傳送到比較器，與設定力矩轉化模塊輸出的設定力矩 進行比較得到偏差力矩，通過偏差輸出模塊饋送到設定力矩轉化模塊，對設定力矩進行修 正，實現(xiàn)對伺服閥動作偏差進行補償，實現(xiàn)伺服閥開度的精確控制。
【文檔編號】B21B37/50GK105983584SQ201510048126
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】潘寶恩, 張廣生, 榮鴻偉, 張志強, 郁華軍, 吳江
【申請人】寶山鋼鐵股份有限公司