Способ определения транспортного запаздывания

Способ определения транспортного запаздывания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 с,Г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 030780 (21) 2954477/22-02 f$13AA.Ktl З

В 21 В 37/00 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 771.01 (088.8) Опубликовано 070382. Бюллетень Йо 9

Дата опубликования описания 070382

ЗСЯСМаиа

"-"" pî(72) Авторы изобретения

В.Л. Савченко, A.B. Цхай, Я.С. Масальский, А.P. Куделин и А.Л. Генкин

" 6 „.,С»д

J ll с; ...

Карагандинский филиал Особого конструкторс ..ого "- ""., (.;=„,".;.й бюро Всесоюзного научно-исследовательского инст автоматизации черной металлургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО

ЗАПАЗДЫВАНИЯ

Р

Ч

Изобретение относится к способам измерения неизвестных интервалов времени и может быть использовано в самонастраивающихся системах автоматического регулирования, например в самонастраивающейся системе автоматического управления температурноскоростным режимом прокатки полосы в непрерывных широкополосных станах горячей прокатки.

Известен способ определения транспортного запаздывания, заключающийся в том, что измеряют скорость транспортирования, расстояние от исполнительного механизма до измерителя и затем определяют величину транспортного запаздывания как частное от деления расстояния от исполнительного механизма до измерителя на скорость транспортирования, т.е. где L — расстояние от исполнительного механизма до измерителя; скорость транспортирования (1) .

Недостатком известного способа является то, что при переменной скорости транспортирования величина транспортного запаздывания последовательного ряда точек транспортируемого материала измеряется с погрешностью тем большей, чем больше отклонение средней скорости точки от измеряемой мгновенной.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения транспортного запаздывания, заключающийся в.том, что измеряют скорость транспортирования прокатываемой полосы в межклетевом промежутке стана расстояние транспортиро-

15 вания полосы от первой прокатной клети до последней и определяют величину транспортного запаздывания как частное от деления расстояния на скорость транспортирования поло20 сы (2).

Недостатком укаэанного способа, является то, что при переменной скорости прокатки полосы величина транспортного запаздывания измеряется с погрешностью тем большей, чем больше изменение скорости.

Целью изобретения является повышение качества прокатываемой полосы за счет повышения точности измерения транспортного запаздывания пронаты910257 ваемой полосы при переменной скорости транспортирования.

Поставленная цель достигается тем, что по способу определения транспортного запаздывания, заключающемуся в том, что измеряют скорость транспортирования прокатываемой полосы в межклетевом промежутке стана, расстояние транспортирования полосы от первой прокатной клети до последней и определяют величину транспортного запаздывания как частное от деления расстояния на скорость транспортирования полосы, измеряют начальное транспбртное запаздывание переднего конца полосы, при этом фиксируют моменты входа и выхода его из чистовой 15 группы клетей стана, одновременно определяют эквивалентный путь транспортирования путем интегрирования величины скорости валков последней клети эа время начального транспорт- 2Q ного запаздывания, затем определяют последовательно приращения пути транспортирования эа заданные равные интрвалы дискретности измерения путем интегрирования величины скорости валков последней клети за эти интервалы дискретности и транспортное запаздывание каждой последующей контролируемой через заданный интервал дискретности точки полосы, выходящей из последней чистовой клети стана„ определяется из зависимости (В -а2

" =ЕбДй "- Е бдЕ б

Э Эб

35 где д — транспортное запаздывание предыдущей контролируемой точки полосы, с; д — интервал дискретности измерения, c„ 4О

4 — эквивалентный путь транспортирования, м; приращение пути транспортирования на последующий интервал дискретности измерения, м.

На фиг. 1 изображена функциональная схема чистовой группы стана горячей прокатки; на фиг. 2 — график, поясняющий порядок определения тр>анспортного запаздывания точек полосы; на фиг. 3 — пример скоростного режима прокатки полосы; на фиг. 4 — зависимость Т=g (д1-) при различных ме,тодах определения.

При входе переднего конца полосы в 1-ю клеть датчиком наличия металла ДНМ-1 фиксируется момент входа полосы, выход из последней N-й клети переднего конца полосы фиксируется датчиком наличия металла ДНМ-М ., Я

Интервал времени между входом переднего конца полосы н первую клеть и выходом его из последней клети является начально транспортным запаздыванием Т0 . 65

Одновременно определяется интервал от скорости переднего конца полосы за время 70 приведенной и скорости последней клети. 0 :J ч„Н, Р3

&К и эквивалентный путь; скорости последней клети, выбранная из условия сохранения секундных объемов металла, т.е. где

Ч„

VNÜ Ч1 "„"-Ч2 2 M * (2) и т.д. так как длЯ любой полосы зэк- conch то можно записать

191-V001> t1áUN1Й i () где — время движения точки, отстоящей по времени от переднего конца полосы на интервал со скоростью

U0cp (см. фиг. 2). где и — выходная толщина металла; толщина металла соответственно после 1-й, 2-й клетей;

U„,70 — скорость ныхода металла соответственно из 1-й, 2-й клетей.

Таким образом, время запаздывания переднего конца полосы (начальное запаздывание опр"деляется путем измерения, эквивалентный путь 1 определяется путем интегрирования скорости и последней М-й клети Чц за

ВРЕМЯ 70

Определив время эапаэдынания последнего конца полосы, будем определять последовательно запаздывание точек полосы с интервалом времени д1

Передний конец полосы прокатывался со средней скростью VO д, причем оc|> ч = — ==- 1Ч й.(ъ)

0ÑÎ

0 в последующие интервалы времени д „средние скорости полосы,на выходе иэ стана Ч„„, YN, Ч определяются иэ выраженйй

0 бМ

U — I м„ж

Й1 0 0б2И вЂ” v,ь

1 0 Д

""0б ЗИ н ;,) Ч,Ы

40б2И

910257 1 ранспортное запаздывание точки отстоящей от переднег:i конца no u<"ы на О, будет

7„=t1 dt (6) но из выражения (5) поэтому i +ck

0 0

i= i dt V dt (B)

0 д

ФК, 0

Транспортное запаздывание второй точки полосы, отстоящей от переднего конца на 2 д

% "-1 М, (9) Откуда — i„-(Vp0t)ò„Å,=0 (10) Ч О.1ф +lat,.

"-p

Аналогично находим для л -й

Для оценки погрешности способа ра смотрим конкретный пример, когда заранее известен закон изменения скорости прокатки и возможно точно расСчитать транспортные запаздывания точек полосы. ч iat4 Р

d0 где обид (см.фиг.4, кривая 1) l° . =1; t= +dt=11 с о

5+11+256-200

65 — 16- 7,47=-8,53 <-.

""0 « Э„Ч „<

-dt — - — (dt, „)

" ЧОСО ЧОСо 0 1„ к 0 где ) — время движения второй контролируемой точки со скоростью

ЭК "0

= — Ч000 (40)

"|0 аналогично выражению (5) ЭЧ,="10О6 +Ча(111, () откуда иэ выражений (4) и (10) 40+ 1dt

v« дУ i- — /И dt, (<1) ч е

1оо 1 0 а(- д, ll0Ф

„ ОФИЛ =Т,+М- S Ч„,Ю, (15)

Э

C0ÔdtМ) На Фиг. 3 приведен пример скорост ного режима прокатки полосы. Скорость полосы изменяется по известному закону

Ч=Ч -at (1Ü) где Чо — начальная скорость полосы;

a — - ускорение полосы.

Эквивалентный путь согласно выражению (1) Чо ЧК

=) V 8t= 0 С0, 17) где Ч =Ч040 То

Определим для данного примера транспортное запаздывание для л -ro интервала и М, следующего после С0, т.е. каково будет транспортное запаздывание точки полосы, вышедшей иэ о последней клети стана через ddt uoct5 ле вывода переднего конца полосы.

Скорость точки полосы через вреMR t= iO+ гdt бУДет

VN =×ð0 àpät=V &=, ад, (dg)

ГдЕ 4=--«>dt.

Любая точка полосы проходит постоянное расстояние от первой до последней клети или эквивалентное эна25 чение РЭ, Следовательно

Ч0 Ь )4ЧОЬМ

i„=(u>+at) .„- — - () Для данного примера зто точное вы4р ражение, определяющее транспортное запаздывание любой точки полосы, выходящей из последней клети стана.

Но в данном примере известен закон изменения скорссти точек полосы.

4> Если этот закон является сложным или неизвестен, определение транспортного запаздывания указанным методом невозможно.

Задавая численныс значения для скоростного режима

Чо = 5 м/c; c.p = 10 с, dt = 1 с, 4 = 1м/с Чк Ч„+a -..= 5+10

15 м/с;

Чо+Чк 5+15 с а=

2 0 2 — — — 10=100 м, определим транспортное запаздывание точек точным методом по формуле

910257

r<

) Vv el-e„) е, ЧОР „= М), !

2) Л4) по аналогии

101 TI& е,.) ча (0-4)д

Ори vn14dt (26) 30 nDt

v„„je„-а ) vav=v,gvv> е (Мй

40 или

Откуда

10 Пь ,-5 и i

sÄat ра(- ) д

C 0+n dt

dt . 29)

Ч„06

< +(lv-а) р

vlztnat ч,„в

0 ("1

55 е,- е (0„.Ä ddt)ddt (З0) 9"

2,п =21 t = 12 с, Т2=17*289-200=17-9,4=7,6 с, 3. п =23, < =13 с, Ivi=181324-200 = 18-11,1 = 6,9 с.

4. и= 4; 6= 14 с, 19+361-200 = 19-12,7 = 6,3 с.

5.n=5, t= )5 с, Т =20+400-200 = 20-14,1 = 5,9 с.

10.п =10; t = 20 с; i(0=4,4 с.

100. n = )00. 1 = 110 с, (v«0 = Оа873 с.

Определим транспортные эапаэдывания точек для данного примера по формуле

1„„4 nbt

М„,й (см.фиг.4,кривая 0 (" ")Д

I или с учетом (18)

l а01 " f id p (n-p,S)a&t))

0-а Э 0 0 где 0 д Оа&1

, ФЛЯ (Ч,С Ц v„J

0p(np)pt а.(,1)0 0

0 "0" pn&t Ч0 -y (n-1)dt s (n )2

С

g I,"0 (-<)dt) )=) dt.с ), „

С g о " ) dv -Й п-1Г аа)-ч а,а (,.

-. )- ) „,1 0 "0)0 Вп-1)ЬР- — " «(y+0(1

О 0У +

+d (n-0,5),0

1. n= 1.

Т = 10+1-0,1(5+10+0,5) =11 — 1,55=

9,45 с.

2. и= 2

7 = 9,45+1-0,0945 (15+1,5) =10,451,56=8,9 с.

3. n- =3 — 8,9+1-0,089 (15+2,5) =9,9 — 1,55= — 8,35 с.

4. и = 4.

4 8 4+1 0 035 (15+3 5) 9 4 1,55 — 7,85 с. о

5, = 5 — 7,85+1-0,0785 (15+4,5) =0,851,54=7,31 с.

10. л = 10

С 10 = 5,33 с.

100.n= 100 Г)00 = 0,872 с.

Для повышения точности предложенного способа средняя скорость точки полосы в интервале Гд — д1 определяется с учетом пройденного пути в интервале dt, т. е.

0 "О Д

$ V„as+$ y„at

v„

0 0

)(Щ 1 eptdt где согласно выражению (1) 0

5 а средняя скорость в интервале, будет

Для точки полосы., следующей за передним концом полосы череэ интервал 2 dt, средняя скорость в интервале 0 — д1 будет 2й

Ь е,+ vs<

Ч

СР ht

I е

Чс = — (2S)

С д 1 э и

Ч, =э (,) "n

35 так как любая точка полосы проходит путь, то можно эаписать

t " " э".) "

t"Ä Ъ

*) vdv=s,. lvel

П-, &6

Выражение (29) можно представить о в виде

910257

10 или е,-ee p e,- 14 см. фиг. 4, кривая 3) где!

О о о

T<>r-T

„.1

Т 1>

3S ео+М)ь1

Транспортные запаздывания точек полосы согласно выражению (30) для условий приведенного примера (см. фиг. 3) будут

1. г4 = 1

100-15 5 0 84 5+1

115,5 115,5

7 3+1 73 = 9 03 с.

2. ll = 2

100-16,5 9 03+ (83 5+1)

116,5 116,5 — 6,47+1,716 = 8,186 с.

3. Il = 3

100-17 5 8 2+82 5

117,5 117,5

5,77+1,7 = 7,47 с.

4. 7 =4

81.а5 7 47+ 81ь5

4 118,5 118,5

5,12+1,69 = 6,81 с.

5. П= 5

80,85 6 8 1+ 880.85 +

119,5 119,5

4,7+1,67 = 6,24 с.

10, и = 10 +<

100.n= 100 clop = 0,873 с.

Анализ результатов вычислений показывает, что выражение (29) дает минимальную ошибку при .определении транспортного запаздывания.

В приведенном примере принято максимальное ускорение полосы 1 м/c1, однако результаты вычислений по выражении (29) сходятся с точным методом через 10 с. Максимальная ошибка 7Ъ (см. фиг. 4, отклонение значений кривой 3 от значений кривой 3.).

Максимальная ошибка известного метода достигает 40Ъ (см. фиг. 4, отклонение значений кривой 4 от значений кривой 1).

Определение запаздывания контролируемых точек полосы на выходе стана необходимо для адаптации модели объекта, например, в адаптивной системе автоматического управления температурно-скоростным режимом прокатки.

Примерный порядок настройки мо дели принеден ниже.

1. Фиксируется момент входа полосы в переднюю клеть (датчиком наличия металла ДНМ-1), температура полосы Т" и начинается отсчет времени .

2. Фиксируется момент выхода головной части полосы из последней клети датчиком наличия металла

ДНМ-Й), температура головной части полосы Т, 0 и определяется время транспортного запаздывания головной части полосы То

S О= Г1.

3. Рассчитывается в модели температура конца прокатки головной части полосы Т 4, г и сравнивается с о фактической о 0 Г

rae Тк544пг= (Тн "lo ° ° ° )

Ep — ошибка модели.

По полученной ошибке производится первый шаг настройки модели.

4. Определяется транспортное запаздывание следующей точки полосы, отстоящей на а1 от головной части ее С1 .

20 5 ° Определяется нремя охлаждения этой точки на промежуточном рольганге р о где t> — текущее значение времени, начиная со нхода переднего конца полосы в 1-ю клеть.

6. Фиксируется температура конца

3Q прокатки указанной точки Т1 и

7. Определяется температура входа этой точки в первую клеть То

1ВМ о SY ТН l10) (Тй, Т "4

8. В модели объекта определяем температуру конца прокатки указанной точки

Т

40 т „= (Т„, ee,„„)= (Т„,,, ei„...).

9. Сраннинаем полученную в модели температуру конца прокатки с фактиЧЕСКОй Т п1 — Тм п - 81 И ПО ПОЛУЧЕНо о ной ошибке Е производим второй шаг настройки модели.

Последующие шаги настройки осуществляются аналогично.

Предложенный способ позволяет непрерывно определять транспортное запаздывание контролируемых точек полосы, в заданных интервалах прокатки полосы подстраивать модель объекта и управлять температурно-скоростным режимом по заданному закону, Экономический эффект от применения предложенного способа зависит от экономического эффекта системы управления, н которой он применяетщ ся, и методом экспертных оценок ориентироночно и определен около 20% от эффекта системы.

Внедрение антоматизиронанной системы упранления температурно-скоростным режимом позволит уьеличить про910?57

) 2 изводительность стана на 15t при прокатке тонких полос.

Формула изобретения

Способ определения транспортного

5 запаздывания, заключающийся в том, что измеряют скоро"ть транспортирования прокатываемой полосы е мажклетевом промежутке стана, расстояние транспортирования полосы от первой прокатной клети до последней и определяют величину транспортного запаздывания как частное от деления расстояния на скорость транспортирования полосы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения ка,чества прокатываемой полосы за счет повышения измерения транспортного запаздывания прокатываемой полосы при переменной скорости транспорти- 2Q рования, измеряют начальное транспортное запаздывание переднего конца полосы, при этом фиксируют моменты входа и выхода его иэ чистовой группы клетей стана, одновременно 25 определяют расстояние транспортирования путем интегрирования величины скорости валков последней клети эа время начального транспортного запаздывания, затем определяют последовательно приращения пути транспортирования за заданные равные интервалы дискретности измерения путем интегрирования величины скорости валков последней клети эа эти интерВалы дискретности и транспортное запаздывание каждой последующей контролируемой через заданный интервал дискретности точки полосы, выходящей иэ последней чистовой клети тана, определяется иэ эави имости

Е -аЕ„Е,- Е„

< 1 Ф - 1 611

-Е -4 t,.àÅn и где — транспортное запаздывание предыдущей контролируемой точки полосы, с;

bt — интервал дискретности измерения, с; эквивалентный путь транспортирования, м; 0 ю,= I v„at, 0 где Мч — мгновенная скорость полосы в последней клети, м/с; приращение пути транспортирования эа последующий интервал дискретности иэмерения,м, Т +na<

0 и- и ..(.- )а г при = 1, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гурецкий Х, Анализ и синтез систем управления с запаздыванием.

М., Машиностроение, 1974, с. 20-21.

2. Дралюк Б.Н. и др. унификация систем регулирования толщины полосы и межклетевых натяжений на стане холодной прокатки. — C6. Производсrво крупных машин . цып. 24. М., Машиностроение, 1975, с. 31 †32 (прототип) .

910257

Ф tg erst

Составитель В. Авакова

Техред X.Кастелевич корректор С Цомак

Редактор С. Титова

Заказ 962/7

Филиал ПП!1 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 3 .>, Москва, Ж-355, Раушская наб., д. 4/5