Устройство для компенсации эксцентриситета валков при автоматическом регулировании толщины полосы

Устройство для компенсации эксцентриситета валков при автоматическом регулировании толщины полосы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ВАЛКОВ ПРИ АВТС 1АТИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ, содержгиаее следшцую систему , включающую последовательно соединенные сумматор и интегратор, охваченные отрицательной обратной связью, компаратор, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с управляющим входом интегратора , и блок модуля, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности работы и упрощения конструкции устройства, оно дополнительно содержит перестраиваемые по частоте фильтры высокой и .низкой частот, причем вход фильтра высокой частоты также соединен с выходом сумматора, а выход - с входом блока, модуля, выход блока модуля соединен с входом фильтра низкой частоты, выход которого соединен с входом компаратора, а управляющие входы фильтров высокой и низкой частот соединены с датчиком скорости прокатки, введенным в устройство . 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перестраиваемые по частоте фильтры высокой и низкой частот состоят кгикдый кз последовательно соединенных соответственно второго и третьего сумматора и второго и третьего интеграторов, охваченных отрицательными обратными с связями, и широтно-импульсного модулятора , причем-входы широтно-импульс-Я ных модуляторов являются управляющими входами фильтров, а выходы соединены с управляющими входами второго и третьего интеграторов, входами фильтров являются входы второго и третьего сумматоров, выходом фильтра высокой частоты является выход второго сумматора, а выходом фильтра низкой частоты является выход третьего интегратора. S1 ТГ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПИЬЛИН

3(59 В 21 В 37 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЯЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3414168/22-02 (22) 31.03.82 (46) 07.08 83. Бюл. Р 29 (72) Е.В . Леонидов-Каневский (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (53) 621 ° 771.23-503.51(088.8) (56) 1. Патент Великобритании .9 1131137, кл. В 21 В 37/00, 1974.

-2. Авторское свидетельство СССР

9 818691 кл. В 21 В 37/02, 1981. (54)(57) 1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ВАЛКОВ ПРИ

АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕГУЛИРОВАНИИ ТОЛЩИ-

НЫ ПОЛОСЫ, содержащее следящую систему, включающую последовательно соединенные сумматор и интегратор, охваченные отрицательной обратной связью, компаратор, первый вход ко- торого соединен с выходом сумматора, а выход - с управляющим входом интегратора, и блок модуля, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы и упрощения конструкции устройства, оно дополнительно содержит перестраиваемые по частоте фильтры высокой и ,низкой частот, причем вход фильтра высокой частоты также соединен с вы„„SU„„1033247 А ходом сумматора, а выход - с входом блока. модуля, выход блока модуля соединен с входом фильтра низкой частоты, выход -которого соединен с

BTopbtM входом компаратора; а управ ляющие входы фильтров высокой и низкой частот соединены с датчиком скорости прокатки, введенным в устройство.

2. Устройство по и. l, о т .л ич а ю щ е е с я тем, что перестраиваемые по частоте фильтры высокой и низкой частот состоят каждый из последовательно соединенных соответ ствеино второго и третьего сумматора и второго и третьего интеграторов, охваченных отрицательными обратными Pg связями, и широтно-импульсного модулятора, причем входы широтно-импульсных модуляторов являются управляющи- ми входами фильтров, а выходы соединены с управляющими входами второго и третьего интеграторов, входами фильтров являются входы второго и третьего сумматоров, выходом фильтра высокой частоты является выход второго сумматора, а выходом фильтра низкой частоты является выход третьего интегратора.

1033247

Изобретение относится к прокатному производству,,а именно к устройствам автоматического регулировани.я толщины полосы на широкополосных станах, Известно устройство для компенсации (фильтрации) сигнала эксцентриситета валков, содержащее в каналах .усилия прокатки различные частотные фильтры, например, нижних частот 1 1.

Недостатком такого устройства яв- 10 ляется то, что для эффективного подавления сигнала эксцентриситета валков необходимы такие постоянные времени, которые вызывают значительные фазовые сдвиги полеэной составляю- 1 щей усилия прокатки. Это приводит к увеличению динамической погрешности регуляторов толщины, а следовательно,к снижениюточности регулирования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее измеритель усилия прокатки, первый сумматор, первую следящую систему, включающую второй сумматор и первый интегратор, охваченные отрицательной обратной связью, первый источник опорного напряженця, дифференцирующий блок, ключ, два блока определения модуль-функции, вторую следящую систему, содержащую третий сумматор, и второй интегратор, охваченные отрицательной обратной связью, четвертый сумматор, компаратор, пер.вый элемент задержки, причем выход измерителя усилия прокатки соединен со входом второго сумматора первой следящей системы, выход которого . соединен со входами дифференцирующего блока, второго блока определения модуль-функций и первого интегратора, выход дифференцирующего блока соединен со входом ключа, выход которого соединен со входом первого блока определения модульфункции, выход первого блока определе 5 ния модуль-функции соединен с первым входом третьего сумматора второй следящей системы, выход которого соединен со входом второго интегратора второй следящей системы, выход второго интегратора второй. следящей системы соединен с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого и второй вход третьего сумматора соединены с выходом первого источника опорного напряжения, выход 5- четвертого сумматора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго блока определения модуль-функции,выход компаратора соединен с управ- 60 ляющим входом первого интегратора первой следящей системы и входом пер.вого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом ключа. 65 устройство работает следующим о6разом.

Сигнал усилия прокатки поступает на вход первой следящей системы, выходной сигнал которой является выходом устройства. Интегратор первой следящей системы имеет два режима работы Интегрирование и Память, в зависимости от сигнала на его управляющем входе. B исходном состоянии интегратор находится в режиме Память . В процессе работы устройства из выходного сигнала второго сумматора, соответствующего текущему отклонению усилия прокатки от запомненного первым интегратором значения, выделяется составляющая, обусловленная эксцентриситетом валков, путем дифференцирования этого сигнала и определения его модульфункции. Затем эта составляющая поступает на первый вход третьего сумматора, на второй вход которого поступает величина опорного напряжения, равная первоначально установленной зоне нечувствительности. Вторая следящая система, состоящая из третьего сумматора и второго интегратора, осуществляет усреднение и сглаживание сигнала эксцентриситета валков и корректировку первоначально заданной эоны нечувствительности от первого источника опорного напряжения. Компаратор сравнивает модульфункцию сигнала отклонения усилия с зоной нечувствительности и в случае превышения им зоны нечувствительности переключает первый интегратор в режим интегрирования. Зона нечувствительности определяется только в режиме интегрирования первого интегратора с выдержкой времени на переходный процесс, что достигается с помощью ключа и элемента задержки (2 ).

Недостатками этого устройства являются низкая точность, особенно при переменной скорости прокатки, большая сложность и, как следствие, трудность настройки и невысокая надежность устройства.

Низкая точность при переменной скорости прокатки обуславливается тем, что сигнал эксцентриситета валков выделяется иэ полного сигнала отклонения усилия прокатки путем дифференцирования последнего. Аналогично, сглаживание и усреднение сигнала эксцентриситета осуществляется вторым интегратором. Ясно, что величина сигнала на выходе дифференцирующего блока зависит от частоты этого сигнала. При переменной скорости прокатки, а следовательно, и частоте эксцентриситета валков, сигнал электроситета выделяется с большой погрешностью и соответственно зона нечувствительности не будет соответствовать амплитуде этого сигнала, что необ1033247 ходимо для нормальной работы устройства.

Аналогично, второй интегратор, осуществляющий сглаживание выпрямленного сигнала эксцентриситета;должен иметь большую постоянную времени, 5 соответствующую частоте эксцентриси тета при минимальной возможной скорости прокатки. A при увеличении скорости прокатки в пять и более раз, что характерно, например, для непре- 10 рывных станов холодной прокатки, интегратор не успевает следить за изменением амплитуды эксцентриситета валков, что также приводит к увеличению погрешности устройства. 15

Сложность устройства определяется наличием тринадцати сложных блоков, многие из Которых, например эталонные источники, элементы задержки и др., подлежат параметрической настройке.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства при одновре- менном упрощении его конструкции.

Указ анная цель достигаетс я тем, что устройство для компенсации эксцентриситета валков при автоматическом регулировании толщины полосы, содержащее следящую систему, включающую последовательно соединенные сумматор и интегратор, охваченные отрицательной обратной связью, компаратор, первый вход которого соеди- . нен с выходом сумматора, а выходс управляющим входом интегратора, и блок-модуля, дополнительно снабжено перестраиваемыми по частоте 35 фильтрами высокой и низкой частот, причем вход фильтра высокой частоты также соединен с выходом сумматора, а выход — с входом блока модуля, выход блока модуля соединен с входом фильтр) ра низкой частоты, выход которого соединен с вторым входом компаратора, а управляющие входы фиЛьтров низкой и высокой

° частот соединены с датчиком скорости прокатки введенным в устройств О 45

Поставленная цель достигается также тем, что перестраиваемые по частоте фильтры высокой и низкой частот состоят, каждый иэ последовательно соединенных соотв етств енно второго и третьего сумматора и второго и третьего интеграторов, охваченных отрица-. тельными обратными связями, и широтно-импульсного модулятора, причем входы широтно-импульсных модуляторов являются управляющими входами фильт- 55 ров, а выходы соединены с управляющими входами второго и третьего интеграторов, входами фильтров являются входы второго и третьего сумматоров, выходом фильтра высокой частоты 60 является выход второго сумматора, а выходом фильтра низкой частоты является выход третьего интегратора, Введение в канал настройки эоны нечувствительности компаратора пере . 65 страиваемых по частоте фильтров высокой и низкой частот позволяет при любой скорости прокатки выдерживать постоянным произведение Тфыэ> где

T4, - эквивалентная постоянная фильтра, 4o — частота эксцентриситета валков, благодаря чему амплитуда сигнала на выходе фильтра высоких частот и соответственно на втором входе компаратора (выход фильтра низкой частоты) не зависит от скорости прокатки и всегда равняется амплитуде эксцентриситета валков. Благодаря этому можно исключить дополнительные стабилизирующие блоки и связи (ключ, элемент задержки, четвертый сумматор, источник опорного напряжения и т.д.), т.е. упростить устройство.

Исполнение перестраиваемых фильтров высоких и низких частот в виде последовательно соединенных сумматора и интегратора, управляемых широтно-импульсным модулятором, позволяет осуществить линейную зависимость между полосой пропускания фильтров и скоростью прокатки и унифицировать конструкцию устройства в целом. Частота широтно-импульсного модулятора выбирается на несколько порядков выше верхней частоты эксцентриситета валков. Отношение t /Т у широтноимпульсного модулятора, где ь время выдачи управляющего сигнала и соответственно время нахождения второго и третьего интеграторов в режиме интегрирования, а Т вЂ” полный период колебаний модулятора,- пропорционально управляющему сигналу (скорости прокатки). Благодаря этому эквивалентная постоянная интегрирования второго и третьего интеграторов уменьшается обратно пропорционально скорости прокатки, а следовательно, произведение Т. w остается постоянэ ным. Таким обраЗом, введение новых блоков и связей позволяет увеличить точность работы устройства при одновременном упрощении его конструкции, На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - вариант исполнения перестраиваемых фильтров. высокой и низкой частот, Устройство содержит следящую систему, состоящую из сумматора 1 и интегратора 2, охваченных отрицательной обратной связью, компаратор 3; первый вход которого соединен с выходом сумматора 1 а выход с управляющим входом .интегратора 2, блок 4 модуля, перестраиваемые по частоте фильтры высокой 5 и низкой б частот., при- ем вход фильтра 5 высокой частоты соединен с выходом сумматора 1, а выход - со входом блока 4 модуля, выход блока 4 модуля соединен со входом фильтра б низкой частоты,.выход которого соединен со вторым вхо1033247

ВНИИПИ Заказ 5513/12 Тираж 816 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 дом компаратора 3, первый вход сумма- тора 1 соединен с датчиком усилия прокатки 7, управляющие входы фильтров б низкой и 5 высокой частоты соединены с датчиком 8 скорости прокатки, а выход интегратора является 5 выходом устройства.

Перестраиваемые по частоте фильтры высокой 5 и низкой б частоты содержат (фиг.2) соответственно сумматор 9 и интегратор 10 и сумматор 11 10 и интегратор 12, охваченные отрицательными обратными связями и широтноимпульсные модуляторы 13, входы которых соединены с датчиком 8 скорости прокатки, а выходы — с управляющими входами интеграторов 10.и 12.

Устройство работает следующим образом, На выходе сумматора 1 выделяется сигнал отклонения усилия прокатки 29 от значения, запомненного интегратором 2, и поступает на первый вход компаратора 3. Из этого сигнала в фильтре 5 высокой частоты выделяется составляющая, вызванная эксцентриси- 25 тетом валков, выпрямляется в блоке

4 и сглаживается фильтром б низкой частоты. С выхода фильтра б постоянный сигнал, пропорциональный амплитуде эксцентриситета валков, посту- 30 пает на второй вход компаратора 3.

Если сумма полезной составляющей сигнала усилия прокатки и сигнала эксцентриситета валков на первом вхокомпаратора 3 по модулю, больше сигнала, поступающего с фильтра б, компаратор срабатывает и переводит интегратор 2 в режим Интегрирования . Интегратор отслеживает полез- ную составляющую сигнала усилия про.катки .до тех пор, пока не закроется компаратор 3 и не переведет интегратор 2 в режим Память . Частота среза фильтров 5 и б изменяется прямо пропорционально сигналу скорости прокатки, поступающему от датчика 8, так как скважность, сигнала широтноимпульсного модулятора 13 прямо пропорциональна скорости прокатки. Благодаря этому, чем больше скорость прокатки, тем большую часть периода модулятора интеграторы 10 и 12 находятся в режиме интегрирования, что равноценно уменьшению их эквивалентной постоянной интегрирования. Погрешность данного устройства в 2 раза меньше, чем у описанного выше, и составляет порядка 5 т по усилию прокатки или 10 мкмм по толщине, Благодаря этому уменьшается среднеквадратическое отклонение толщины полосы на 3 мкмм, что обеспечивает дополнительное приближение к нижней границе минусового допуска и увеличение выхода годного в среднем на 0,2%.

Расчетный экономический эффект составляет 80,000 тыс. руб. на каждый миллион тонн проката.

Э = ЬА С = - - — ° 10 т 80 руб/т.0,5

0 23 6

100В

80000 руб, где ЛА - увеличение выхода готового, т;

С - себестоимость 1 т листового проката, руб/т -0,5 — коэффициент реализации проката по полезной площади.