理论教育 液压活套控制的改进方法

液压活套控制的改进方法

时间:2023-05-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)活套闭环控制器一般依据套角变化给出。活套位置检测自动校零技术活套闭环控制器完全依据活套反馈的位置信号来计算对前面机架的速度补偿量,因此活套位置的检测误差直接影响到套高的控制效果。为此,在AGC动作时,必须对主速度活套系统进行补偿调节。活套升套高度闭环控制改起套位置环控制活套起套阶段为了满足活套快速起套的要求。活套零飘补偿零飘问题的存在,影响了活套控制系统可靠控制及其张力闭环的稳定精度。

液压活套控制的改进方法

(1)二维模糊套高闭环控制 电动活套系统具有以下特点:

1)套量Δl与套角θ并不是线性关系。

式中,R为活套臂臂长;r为活套辊半径;Hd为活套支点离轧线的距离;L′为活套支点离上游机架的距离;L为机架之间的距离。

套量和套角的非线性关系使单一参数的纯比例控制器在活套正常工作角度范围内不能进行较精确地控制,调节误差较大,易使活套系统不稳定。

2)活套闭环控制器一般依据套角变化给出。对上游机架的速度补偿,速度补偿的积分即等于套高调节量。

活套控制系统中存在这个积分环节,因此套量和速度补偿之间明显存在一定的滞后性,有必要在套高控制中利用套角变化趋势,提前对套高补偿进行修正。为此,设计了一种带微分作用的二维模糊控制器来实现活套套高闭环控制。首先,把活套反馈角度与设定角度的偏差Δθ及偏差的微分Δθ′进行模糊量化;然后把采集到的偏差Δθi及偏差的微分Δθi作为模糊控制器的输入,该控制器根据二维的模糊决策表输出不同的速度补偿控制量perij;最后通过智能比例调节器进行放大或者缩小,最终输出调节量Δvi=perij·Kpi,以满足特定轧制速度下闭环套高控制系统的最佳控制。二维模糊套高闭环控制系统示意图见图1。

(2)活套位置检测自动校零技术 活套闭环控制器完全依据活套反馈的位置信号来计算对前面机架的速度补偿量,因此活套位置的检测误差直接影响到套高的控制效果。

一般采用高精度的光码盘来检测活套反馈角度,但现场存在各种干扰信号,如光码盘本身有时会由于机械瞬间剧烈的颤动而输出错误的光码信号;在信号从活套装置到控制柜较长距离的传输过程中,容易串入其他干扰信号,这些都会造成活套位置检测误差。

图1 二维模糊套高闭环控制系统

为解决这些问题,开发了活套位置自动校零技术。即利用连轧间隔时间,在上一根带钢轧制完毕、所有活套落套并稳定后,对光码盘输入板卡进行脉冲计数器初始化。所有的通道计数器都被清零后,马上对处于机械零位角的活套位置进行标定。这样,就把所有因为干扰造成的错误计数清除了,从而不会影响下一根带钢的顺利轧制。也就是说,特定的干扰再也不能像以前那样被累加,并继续对后续轧制的带钢产生影响。(www.daowen.com)

自动校零技术应用于生产后,因活套位置干扰信号引起的活套系统误动作减少了很多,同时也避免了经过长时间连续轧制后,活套光码盘计数器溢出的问题。该技术实现简单,且效果明显。

(3)AGC系统后架补偿控制 热连轧机在稳定轧制过程中为了进行厚度调节,需要频繁动作压下装置,因而对轧制力、秒流量等频繁扰动。因主速度活套控制系统响应特性跟不上液压AGC系统的响应,故轧制过程中机组运行不稳定和活套跳动。为此,在AGC动作时,必须对主速度活套系统进行补偿调节。

当第i机架压下动作ΔSi时,瞬间影响了本架出口厚度hi,此刻第i机架前滑fi、后滑βi也将变化。例如:当由于压下动作ΔSi时出口厚度变化Δhi,则fi上升,使得出口速度vi=(1+fiv0i上升,自然补偿了部分由于变化引起的第i、第i+1机架之间秒流量关系的变化。但相反的,βi增加导致第i机架入口速度vi=(1-βiv0i更小,入口流量变小,破坏了原来的秒流量相等关系。可见当第i机架压下动作时,影响最大的是第i-1、第i机架间的秒流量相等关系,因此必须补偿调节第i-1机架速度,使vi-1下降,达到新时刻第i、第i+1机架之间的秒流量平衡。调节量为

式中,ci为轧机的刚度系数;θi为带钢的塑性系数。通过对后架进行速度补偿,保证了在AGC进行压下动作的同时机架之间秒流量相等,机架之间的套量基本稳定。

(4)活套升套过程软接触技术 为解决快速升套过程中因活套臂高速撞击带钢而使带钢头部宽度和厚度变小的问题,可以采用软接触技术。但具有代表性的软接触技术是基于模型进行控制,需建立精度较高的主速度和活套控制的近似数学模型,而且其控制效果还依赖于穿带时带料厚度、温度、速度、化学成分和重量等其他因素的影响。故控制实现较复杂,在实际生产中推广应用较困难。

在升套初始阶段,带钢由于动态速降形成最大套量,而活套以最大速度起套,活套臂迅速上升;在活套角度上升到设定角度以前就切换到电流控制方式,进入套高闭环控制方式,这时动态速降正在逐渐恢复,但是套高闭环系统在套角上升到设定角度之前一直让上游机架加速,从而依然维持着较大套量。同时活套在电流方式下给出与设定角度相对应的工作电流,活套电磁力矩变小,活套臂上升趋势变缓,活套摆动动量变小。从而避免了活套与带钢接触时活套撞击带钢,实现活套与带钢的软接触。在此过程中,只需根据各个活套不同的机械零位角、升套响应速度、转动惯量等具体因素,整定出合适的从升套过程进入套高闭环的切换角度,完全避免了依靠建立复杂数学模型来实现活套升套软接触的困难。

(5)活套升套高度闭环控制改起套位置环控制 活套起套阶段为了满足活套快速起套的要求。一般采用位置换控制,保证活套迅速起套。但是位置环控制往往会出现超调,也就是说起套过程中会造成活套剧烈的撞击带钢造成拉钢,该现象在极限薄规格更为明显。另外,在超调后有位置换,再切换到张力环又往往会造成活套的扰动。还有,超调现象极大地造成轧制极限规格穿带不稳定,使头部产带跑偏,造成头部炸烂,甚至废钢。对控制算法进行改进,即直接使用张力环控制起套。起套阶段根据快速起套的要求定量补偿张力值,此举明显地改善了极限薄规格头部因活套拉钢引起的窄尺现象。

(6)活套落套小套方式 在轧制2.0mm以下薄规格时,由于抛钢速度快,如果活套落套滞后,会间接造成甩尾,导致尾部炸烂或尾部板型不好;特别是末机架甩尾后引起轧辊粘肉造成辊印质量事故。采用通常的落套控制,很难实现抛钢瞬时落套。但通过轧制信息等多样化处理,可以更准确地得到抛钢信息;再根据带钢尾部位置监测(通过抛钢机架上一机架压力继电器OFF信号加延时)实现提前落套。进而避免了活套因为失张造成向上运动,明显改善了甩尾现象。

(7)活套零飘补偿 零飘问题的存在,影响了活套控制系统可靠控制及其张力闭环的稳定精度。可以在测试方式下,通过位置闭环来找到控制系统的真实零飘。补偿后,可以显著改善液压活套控制系统的性能。

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