冷軋機工作輥軸向橫移速度動態設定方法與流程
2023-05-06 22:54:36 2
本發明涉及一種冷軋機工作輥軸向橫移速度動態設定方法，屬於軋制控制領域。
背景技術：
冷軋過程中,受軋制力、軋制速度、材料特性、潤滑條件、工作輥軸向橫移、等因素的影響，工作輥表面粗糙度在軋制過程中不斷降低，摩擦係數下降，工作輥與帶鋼之間出現打滑，軋制力不能達到設定值，張力調節超限，軋機進入非穩態軋制階段,不得不更換工作輥。
對於工作輥軸向橫移的冷軋機,工作輥軸向橫移速度是影響工作輥表面粗糙度和軋輥使用壽命的關鍵因素。適當的工作輥軸向橫移速度不會影響工作輥表面粗糙度和工作輥的使用壽命。為取得適當的工作輥軸向橫移速度，工作輥軸向橫移速度可根據軋制力和軋制速度的大小動態設定。
目前工作輥橫移速度的動態設定多採用分段線性化曲線的方法，僅僅取3-4個點進行分段線性化，精度過於粗糙，且沒有考慮伺服閥本身的非線性特性。
技術實現要素：
本發明提供了一種冷軋機工作輥軸向橫移速度動態設定方法，考慮伺服閥的非線性特性，根據軋制力、軋制速度和工作輥橫移剩餘行程，動態改變工作輥軸向橫移速度的方法，能夠在不影響工作輥表面粗糙度的前提下，提高工作輥的使用壽命。
冷軋機工作輥軸向橫移的控制採用高速可編程邏輯控制計算機，軟體採用數字控制算法。工作輥軸向橫移的速度可通過斜坡函數發生器動態設定控制，斜坡函數發生器的輸出為：
Yn＝Yn-1+ΔYn
式中：Yn—當前掃描周期斜坡函數發生器的輸出(單位：m)；
Yn-1—前一掃描周期斜坡函數發生器的輸出(單位：m)；
ΔYn—當前掃描周期的增量(單位：m)；
TA—高速可編程邏輯控制器的掃描周期時間(單位：s)；
T—工作輥橫移所需時間(單位：s)；
T＝1000·Sws·factor
Sws—工作輥橫移剩餘行程(單位：m)；
Sws＝SSet-SAct
SSet—工作輥橫移目標位置(單位：m)；
SAct—工作輥橫移實際位置(單位：m)；
factor—考慮伺服閥非線性特性的工作輥橫移速度動態補償因子(單位：s/m)；
<![CDATA[ factor = 20 S Q N P S Δ P N - { a + b e c * [ v s - d ] } P S * Δ P N ]]>
S—工作輥竄輥液壓缸受力面積(單位：m2)；
QN—伺服閥額定流量(單位：m3/s)；
PS—液壓伺服系統的油源壓力(單位：MPa)；
ΔPN—伺服閥額定壓降(單位：MPa)。
vs—軋制速度(單位：m/s)；
P—軋制力(單位：N)；
工作輥橫移速度Vn+1為：
<![CDATA[ V n + 1 = Δ Y n TA = 1 T = Q N P S Δ P N - { a + b e c * [ v s - d ] } P S * Δ P N 20000 S ws S ]]>
Vn+1—下一個掃描周期工作輥橫移速度(單位：m/s)；
a—定常係數，實驗方法獲取多組數據對：軋制力P、軋制速度vs和工作輥軸向橫移力F，然後通過最小二乘參數估計方法確定定常係數a，a的取值範圍a＝[0，0.05]；
b—定常係數，實驗方法獲取多組數據對：軋制力P、軋制速度vs和工作輥軸向橫移力F，然後通過最小二乘參數估計方法確定定常係數b，b的取值範圍b＝[0，0.1]；
c—定常係數，實驗方法獲取多組數據對：軋制力P、軋制速度vs和工作輥軸向橫移力F，然後通過最小二乘參數估計方法確定定常係數c，c的取值範圍c＝[-5，0.15]；
d—定常係數，實驗方法獲取多組數據對：軋制力P、軋制速度vs和工作輥軸向橫移力F，然後通過最小二乘參數估計方法確定定常係數d，d的取值範圍d＝[-2，10]。
本發明有以下特點和有益效果：
根據軋制力、軋制速度和伺服閥的非線性特性確定工作輥橫移速度動態補償因子。軋制力、軋制速度不同，工作輥橫移速度動態補償因子不同。根據軋制力、軋制速度和工作輥橫移剩餘行程動態改變工作輥軸向橫移速度，這樣在不影響工作輥表面粗糙度的前提下，提高工作輥的使用壽命。
附圖說明
圖1工作輥竄動動態設定補償因子。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
冷軋機工作輥軸向橫移的控制採用高速可編程邏輯控制計算機，軟體採用數字控制算法。工作輥軸向橫移的速度可通過斜坡函數發生器動態設定控制，斜坡函數發生器的輸出為：
Yn＝Yn-1+ΔYn
式中：Yn—當前掃描周期斜坡函數發生器的輸出(單位：m)；
Yn-1—前一掃描周期斜坡函數發生器的輸出(單位：m)；
ΔYn—當前掃描周期的增量(單位：m)；
TA—高速可編程邏輯控制器的掃描周期時間(單位：s)；
T—工作輥橫移所需時間(單位：s)；
T＝1000·Sws·factor
Sws—工作輥橫移剩餘行程(單位：m)；
Sws＝SSet-SAct
SSet—工作輥橫移目標位置(單位：m)；
SAct—工作輥橫移實際位置，可用安裝在橫移液壓缸上的位置傳感器測得(單位：m)；
factor—工作輥橫移速度動態補償因子(單位：s/m)；
<![CDATA[ factor = 20 S Q N P S Δ P N - { a + b e c * [ v s - d ] } P S * Δ P N ]]>
S—工作輥竄輥液壓缸受力面積(單位：m2)；
QN—伺服閥額定流量，根據所使用伺服閥的樣本確定(單位：m3/s)；
PS—液壓伺服系統的油源壓力(單位：MPa)；
ΔPN—伺服閥額定壓降(單位：MPa)，通常ΔPN＝0.7MPa；
vs—軋制速度(單位：m/s)；
P—軋制力(單位：N)；
工作輥橫移速度Vn+1為：
<![CDATA[ V n + 1 = Δ Y n TA = 1 T = Q N P S Δ P N - { a + b e c * [ v s - d ] } P S * Δ P N 20000 S ws S ]]>
Vn+1—下一個掃描周期工作輥橫移速度(單位：m/s)；
a—定常係數，實驗方法獲取多組數據對：軋制力P、軋制速度vs和工作輥軸向橫移力F，然後通過最小二乘參數估計方法確定定常係數a，a的取值範圍a＝[0，0.05]；
b—定常係數，實驗方法獲取多組數據對：軋制力P、軋制速度vs和工作輥軸向橫移力F，然後通過最小二乘參數估計方法確定定常係數b，b的取值範圍b＝[0，0.1]；
c—定常係數，實驗方法獲取多組數據對：軋制力P、軋制速度vs和工作輥軸向橫移力F，然後通過最小二乘參數估計方法確定定常係數c，c的取值範圍c＝[-5，0.15]；
d—定常係數，實驗方法獲取多組數據對：軋制力P、軋制速度vs和工作輥軸向橫移力F，然後通過最小二乘參數估計方法確定定常係數d，d的取值範圍d＝[-2，10]。
以某冷軋矽鋼1500冷連軋機為例，系統的油源壓力PS＝29.5MPa，工作輥竄輥液壓缸受力面積S＝0.0325m2，伺服閥額定壓降ΔPN＝0.7MPa，伺服閥額定流量QN＝0.000633m3/s。
實驗方法獲取多組數據對：軋制力P、軋制速度vs和工作輥軸向橫移力F，然後通過最小二乘參數估計方法確定定常係數為：a＝0.0020642，b＝0.0013095，c＝-2.1585，d＝-1.4265。隨著軋制速度和軋制力的變化，補償因子的變化見圖1，縱坐標軸為補償因子，平面坐標軸為軋制力和軋制速度。軋制速度高、軋制力小時，補償因子小，工作輥橫移速度大；軋制速度低、軋制力大時，補償因子大，工作輥橫移速度小。在軋制力大小不變的條件下，速度越高，補償因子越小，工作輥橫移速度越大。在軋制速度不變的條件下，軋制力越小，補償因子越小，工作輥橫移速度越大。