一种热连轧机穿带偏差张力控制方法及其控制系统的制作方法
【专利摘要】一种热连轧机穿带偏差张力控制方法及其控制系统，涉及专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及通过活套实现热轧带钢张力控制，带钢张力控制系统包括机架偏差张力设定单元、机架偏差张力控制单元和伺服阀偏差补偿单元；热连轧机穿带偏差张力控制方法包括以下步骤：接收带钢参数和张力设定值；确定机架的偏差目标张力并转换为设定力矩，对电液伺服阀进行比例输出控制；检测活套当前的实际张力；判断活套是否接触带钢；执行二次张力判断和多级张力控制。通过对伺服阀动作偏差进行补偿，实现伺服阀开度和带钢偏差张力控制的精确控制；解决带钢在机架咬钢过程中偏差张力控制的技术问题，显著改进热轧穿带活套张力控制的稳定性。
【专利说明】
-种热连扎机穿带偏差张力控制方法及其控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及专口适用于金属社机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及通过 活套实现热社带钢张力控制的方法及其控制系统。
【背景技术】
[0002] 在热连社生产中，机架间的带钢张力对稳定穿带和产品质量的影响很大。在热社 连社机组的实际社钢过程中，带钢在机架咬钢完成后，前后机架间的带钢上会形成一定的 张力，用来张紧机架之间出现的带钢，使连社机相邻机架间的带钢保持一定张力。张力是热 社精社区域最为重要的控制参量之一，如果张力太大会造成带钢局部拉窄引起质量损失， 严重时甚至造成带钢拉断。如果张力太小会造成机架间堆钢而引起社线停机，造成重大质 量损失和设备停机。为了更好地调节带钢张力，大多数热连社相邻机架间都安装有活套。根 据机械设备的不同，活套经历了从气动活套到液压活套、液压活套的发展过程。目前活套大 部分采用了定位精度高、响应速度快的液压活套，其一般形式见图1所示，液压活套110置 于前后相邻的前机架100和后机架101之间，液压缸111带动活套漉112绕转轴113摆动， 通过改变活套角度调节带钢张力。
[0003] 中国发明专利《连社机的控制装置》（发明专利号；ZL00814067.7授权公告号： CN1247333C)公开了一种连社机的控制装置，适用于使由活套支撑器马达驱动转动的活套 支撑器接触在由社机马达输送驱动的被社制材料从而对输送形状进行限制、并在同时连续 地进行社制的连社机中，并具有接受转矩指令从而对上述活套支撑器马达进行转矩控制的 活套支撑器转矩控制器和接受社制速度指令从而对上述社机马达进行速度控制的社制速 度控制器，其特征在于；具有活套支撑器角度控制器和活套支撑器速度控制器；该活套支 撑器角度控制器对活套支撑器角度与外部输入的活套支撑器角度指令的偏差即活套支撑 器角度偏差实施控制运算，将运算结果作为社制速度指令提供给上述社制速度控制器；该 活套支撑器速度控制器W比该活套支撑器角度控制器快的运算速度动作，对活套支撑器速 度与外部输入的活套支撑器速度指令的偏差即活套支撑器速度偏差进行控制运算，将运算 结果作为与上述活套支撑器角度控制器的输出无关的转矩指令提供给上述活套支撑器转 矩控制器。
[0004] 中国发明专利申请《精社机活套控制方法及系统》（发明专利申请号：03135885. 3 公开号；CN1623700A)公开了一种精社机活套控制方法及其控制系统，包括张力环与电压 环控制，W张力信号作为电压信号的外限幅，然后对限幅后的信号进行电流调节，用W控制 活套电机。该发明可W实现活套软着陆，即活套在落套的时候，活套漉即将落到社制线机械 零位时，几乎不产生对底座的冲击，其主要作用是减少对活套机械设备和电控设备的冲击， 延长使用寿命。且活套软接触起套接触带钢时，对带钢冲击较小，不会产生张力突增，有利 于对带钢头部和宽度进行控制。
[0005] 中国发明专利申请《一种解决社钢生产线活套甩尾的方法》（发明专利申请号： 200710061425. 3公开号；CN101003064A)主要涉及解决活套甩尾问题，其技术方案是，它采 用社机的负荷头部、尾部信号作为活套控制信号，起套命令来自下游社机的负荷头部信号， 落套命令来自上游社机的负荷尾部信号，并将第一架社机的负荷信号直接引入到下游相邻 的第一、二、Η架社机的Η个活套器作为控制信号；依次将其余上游社机的负荷信号直接引 入到下游相邻的第二、Η架社机间的活套器作为控制信号；用上游社机发出的社件尾部无 钢信号的下降沿信号同时控制下游活套器提前一~Η架社机的时间开始落套动作。由于在 钢尾还没有脱离上游机架时就发出落套命令，活套落下后，钢尾才脱离上游机架，从而有效 解决活套甩尾问题。
[0006] 上述发明专利或发明专利申请均涉及热连社机组活套控制的问题，其中 ZL00814067. 7涉及将活套支撑器角度偏差运算结果作为社制速度指令用于社制速度控制， 03135885. 3 W张力信号作为电压信号的外限幅，用W控制活套电机，200710061425. 3则涉 及活套甩尾控制方法。但是，上述现有技术方案都未涉及带钢在机架咬钢过程中偏差张力 控制。在实际的张力控制过程中，带钢咬钢过程主要取决于模型的预设定，由于影响模型设 定的外围因素过多，所W，通常情况下对于带钢咬钢时的张力控制难度较大。中国发明专利 "精社机架间带钢穿带时的活套控制方法"（发明专利号；ZL200610028695. X授权公告号： CN100546734C)公开了一种精社机架间带钢穿带时的活套控制方法，包括W下步骤：活套 漉处于初始角度；当带钢进入前机架，活套进入预备角度；当带钢头部吸入前机架，过了活 套漉位置，活套漉进入穿带角度；当带钢头部进入后机架，活套起套，保证活套漉上母线低 于实际社制最低线；起套结束，活套落套，进入预备位置。其中，所述的活套漉初始角度通过 角度发生器自动标定，实现了活套器初始角度的自动定量控制和自动动态控制，有效避免 精社机架间带钢存在的下表面划伤缺陷、带钢头部折叠和废钢。该现有技术方案主要涉及 活套漉在穿带的角度控制，也没有解决带钢在机架咬钢过程中偏差张力控制的技术问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种用于液压活套的带钢张力控制的方法，通过在机架咬钢 过程中对活套实际张力的检测，W及对偏差目标张力的动态调整修正，实现带钢的偏差张 力控制，解决带钢在机架咬钢过程中偏差张力控制的技术问题
[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0009] -种热连社机穿带偏差张力控制方法，用于热社机组的带钢张力控制系统，所述 热社机组具备多个依次顺序排列的社制机架，在每一组前后相邻的前机架和后机架之间， 配有控制带钢张力的液压活套；所述的带钢张力控制系统包括机架偏差张力设定单元和机 架偏差张力控制单元；所述的机架偏差张力设定单元从上级过程控制计算机获取带钢的张 力设定值，其特征在于：
[0010] 所述的带钢张力控制系统还包括伺服阀偏差补偿单元；
[0011] 所述的热连社机穿带偏差张力控制方法包括W下步骤：
[0012] S100;机架偏差张力设定单元从上级过程控制计算机接收带钢参数和当前机架的 张力设定值Twt，所述的带钢参数包括带钢的成品厚度、成品宽度和钢种；
[0013] S200 ;根据所述的带钢参数，依据W下公式确定偏差张力补偿系数：
[0014] t'二 t' iXt' 2Xt' 3
[001引其中，t'为偏差张力补偿系数，ti'为成品厚度补偿增益，t'2为成品宽度补偿增 益，t' 3为钢种补偿增益，可根据从上级过程控制计算机接收的带钢参数查表确定；
[0016] S300 ;根据偏差张力补偿系数，依据W下公式确定机架的偏差目标张力；
[0017] tref=TsetXt'
[001引其中，tw为偏差目标张力，Ts6t为张力设定值，t'为偏差补偿张力系数；
[001引S400 ;机架偏差张力控制单元将偏差目标张力tw转换为设定力矩，对电液伺服 阀进行比例输出控制，通过电液伺服阀控制液压活套的液压缸；
[0020] S450;伺服阀偏差补偿单元将电液伺服阀的阀芯反馈信号转化为反馈力矩，与设 定力矩比较，将偏差输出与张力设定值叠加，实现伺服阀偏差补偿；
[002。 S500 ;利用安装在活套漉下方的测压头检测活套当前的实际张力Tfbk;
[0022] S600 ;根据活套液压缸输出力、活套张力跳变率、活套角速度变化率或者机架咬钢 延时，判断活套是否接触带钢；若活套接触带钢，转步骤S700 ;否则，返回步骤S400 ;
[0023] S700 ;执行二次张力判断，若Tfbk< T set,转步骤S800 ;否则，转步骤S900 ;
[0024] S800 ;根据W下公式进行变增量迭代，执行多级张力控制：
[002引 %趣4 二 玄
[0026] 式中，为当前扫描周期对应的偏差目标张力，为前一扫描周期对应的偏差 目标张力，Z为迭代增量，Z = c(l+x)，其中，常数C = 0. 1-0. 2Mpa，可通过试验确定，X是与 当前实际张力反馈值与张力设定值偏差et有关的补偿系数，其取值范围为[0.2, 1];
[0027] S900 ;设置当前扫描周期的偏差目标张力4也,=了。，进入目标张力控制过程，其 中，为当前扫描周期对应的偏差目标张力，Tset为张力设定值。
[0028] 本发明的热连社机穿带偏差张力控制方法的一种较佳的技术方案，其特征在于所 述的步骤S600包括W下判断活套是否接触带钢的条件，当其中任一条件满足时，则判定活 套已接触带钢：
[002引条件1 ;活套液压缸实际输出力Fyfbk> Fyset，其中，Fyfbk为活套液压缸实际输出力， Fywt为活套液压缸设定输出力，F yset取值范围> 25000N ;
[0030] 条件2 ;张力跳变率E ε > 105%，其中，张力跳变率E ε根据下式确定 [003" Ε ε = Fyfbk(i+i)今Fyfbk(i) X 100^
[003引式中，Fyfbww为当前扫描周期的实际活套液压缸输出力，Fyfbkw为前一个扫描周 期的实际活套液压缸输出力；
[0033] 条件3 ;角速度变化率V ε = 0. 15-0. 3rad/s，其中，角速度变化率V ε根据下式确 定
[0034] V ε = Χ100%
[003引其中，Vw为当前扫描周期的活套角速度，Vi为前一个扫描周期的活套角速度，角 速度的变化率；
[0036] 条件4 ;机架咬钢延时=500-1000ms。
[0037] 本发明的另一个目的是提供一种使用上述热连社机穿带偏差张力控制方法的带 钢张力控制系统，所采用的技术方案是：
[0038] -种使用上述热连社机穿带偏差张力控制方法的带钢张力控制系统，用于热社机 组的带钢张力控制，所述热社机组具备多个依次顺序排列的社制机架，在每一组前后相邻 的前机架和后机架之间，配有控制带钢张力的液压活套；所述的带钢张力控制系统包括机 架偏差张力设定单元，机架偏差张力控制单元和伺服阀偏差补偿单元；其特征在于：
[0039] 所述的机架偏差张力设定单元连接到上级过程控制计算机，获取带钢参数和当前 机架的张力设定值；
[0040] 所述的机架偏差张力控制单元包括设定力矩转化模块，D/A转换模块，伺服阀开度 控制模块和电液伺服阀；所述的机架偏差张力设定单元连接到设定力矩转化模块，将机架 偏差张力转化为设定力矩，再通过D/A转换模块转换为模拟信号，传送到伺服阀开度控制 模块，对电液伺服阀的阀芯开度实现比例输出控制；
[0041] 所述的带钢张力设定值修正模块包括伺服阀阀芯反馈模块，A/D转换模块，阀芯反 馈力矩转化模块，比较器和偏差输出模块；所述的伺服阀阀芯反馈模块，连接到电液伺服阀 的阀芯反馈信号输出端，获取阀芯反馈信号并通过A/D转换模块转换为数字信号，传送到 阀芯反馈力矩转化模块，转化为反馈力矩传送到比较器，与设定力矩转化模块输出的设定 力矩进行比较得到偏差力矩，通过偏差输出模块馈送到设定力矩转化模块，对设定力矩进 行修正，实现对伺服阀动作偏差进行补偿，实现伺服阀开度的精确控制。
[0042] 本发明的有益效果是：
[0043] 本发明的热连社机穿带偏差张力控制方法及其控制系统，通过对伺服阀动作偏差 进行补偿，实现伺服阀开度和带钢偏差张力控制的精确控制；通过在机架咬钢过程中对活 套实际张力的检测，W及对偏差目标张力的动态调整修正，解决带钢在机架咬钢过程中偏 差张力控制的技术问题，显著改进热社穿带活套张力控制的稳定性。
【附图说明】
[0044] 图1是现有热连社机液压活套的结构示意图；
[0045] 图2是使用热连社机穿带偏差张力控制方法的张力输出偏差控制系统结构示意 图；
[0046] 图3是本发明热连社机穿带偏差张力控制方法的控制流程图；
[0047] 图4是张力反馈值与张力设定值偏差的补偿系数曲线图；
[0048] 图5是现有热连社机穿带偏差张力控制系统的控制波形图；
[0049] 图6是采用本发明的热连社机穿带偏差张力控制方法后的控制波形图。
[0050] 图中各部件的标号：100-前机架，101-后机架，102-带钢，110-液压活套，111-液 压缸，112-活套漉，113-转轴，120-测压头，200-机架偏差张力设定单元，300-机架偏差 张力控制单元，310-设定力矩转化模块，320-D/A转换模块，330-伺服阀开度控制模块， 340-电液伺服阀，400-伺服阀偏差补偿单元，410-伺服阀阀芯反馈模块，420-A/D转换模 块，430-阀芯反馈力矩转化模块，440-比较器，450-偏差输出模块。
【具体实施方式】
[0051] 为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地 详细描述。
[0052] 本发明的热连社机穿带偏差张力控制方法，用于热社机组的带钢张力控制系统， 热社机组具备多个依次顺序排列的社制机架，在每一组前后相邻的前机架和后机架之间， 配有控制带钢张力的液压活套。使用本发明的热连社机穿带偏差张力控制方法的带钢张力 控制系统结构的一个实施例如图2所示，包括机架偏差张力设定单元200和机架偏差张力 控制单元300 ;机架偏差张力设定单元200从上级过程控制计算机L2获取带钢的张力设定 值，通过机架偏差张力控制单元300控制液压缸111，动态调节液压活套110的活套角度，实 现各机架偏差张力的控制；在图2所示的带钢张力控制系统中，还包括伺服阀偏差补偿单 元 400 ;
[0053] 本发明的热连社机穿带偏差张力控制方法的一个实施例的控制流程图如图3所 示，包括W下步骤：
[0054] S100 ;机架偏差张力设定单元200从上级过程控制计算机L2接收带钢参数和当前 机架的张力设定值Twt，所述的带钢参数包括带钢的成品厚度、成品宽度和钢种，存储在数 据缓存中；
[00 巧]
[0056] 其中，t'为偏差张力补偿系数，t' 1为成品厚度补偿增益，t' 2为成品宽度补偿 增益，t' 3为钢种补偿增益，可根据从上级过程控制计算机L2接收的带钢参数，通过查询 成品厚度补偿增益表、成品厚度补偿增益表和钢种补偿增益表，确定t' i、t' 2和t' 3；
[0057] 表1成品厚度补偿增益表
[0058]
[0059」
[0060] 表2成品厚度补偿增益表
[0061]
[0064] 在表1、表2和表3所示的成品厚度补偿增益表、成品厚度补偿增益表与钢种补偿 增益表的实施例中，Looped~Looper6分别对应于热连社机组的六套液压活套。
[0065] S300 ;根据偏差张力补偿系数，依据W下公式确定机架的偏差目标张力；
[006引 tref=TsetXt'
[0067] 其中，tref为偏差目标张力，T set为张力设定值，t'为偏差补偿张力系数；
[0068] S400 ;机架偏差张力控制单元300将偏差目标张力tw转换为设定力矩，对电液伺 服阀340进行比例输出控制，通过电液伺服阀340控制液压活套110的液压缸111 ;
[0069] S450 ;伺服阀偏差补偿单元400将电液伺服阀340的阀芯反馈信号转化为反馈力 矩，与设定力矩比较，将偏差输出与张力设定值叠加，实现伺服阀偏差补偿；
[0070] S500 ;利用安装在活套漉112下方的测压头120,检测活套当前的实际张力Tfbk;
[0071] S600 ;根据活套液压缸输出力、活套张力跳变率、活套角速度变化率或者机架咬钢 延时，判断活套是否接触带钢；若活套接触带钢，转步骤S700 ;否则，返回步骤S400 ;
[0072] S700 ;执行二次张力判断，若Tfbk< T set,转步骤S800 ;否则，转步骤S900 ;
[0073] S800 ;根据W下公式进行变增量迭代，执行多级张力控制：
[0074] {,吨+、二{崎-,-2
[007引式中，?.，为当前扫描周期对应的偏差目标张力，f,,,,为前一扫描周期对应的偏差 目标张力，Z为迭代增量，Z = c(l+x)，其中，常数C = 0. 1-0. 2Mpa，可通过试验确定，X是与 当前实际张力反馈值与张力设定值偏差et有关的补偿系数，其取值范围为[0. 2, 1];如图1 所示，X的取值是一条直线，当偏差小于IMpa时取1，当偏差大于lOMpa时取0. 2,直线斜率 K的取值可根据试验获得，参见图1。
[0076] S900;设置当前扫描周期的偏差目标张力知=?L,，进入目标张力控制过程，其 中，为当前扫描周期对应的偏差目标张力，Tset为张力设定值。
[0077] 根据本发明的使用热连社机穿带偏差张力控制方法的一个实施例，所述的步骤 S600包括W下判断活套是否接触带钢的条件，当其中任一条件满足时，则判定活套已接触 带钢：
[007引条件1 ;活套液压缸实际输出力Fyfbk> Fyset，其中，Fyfbk为活套液压缸实际输出力， Fywt为活套液压缸设定输出力，Fywt取值范围> 25000N;由于活套是一个转动体，在力的 分析上要满足力平衡和力矩平衡，当活套接触到带钢后活套受到带钢施加的力，郝么为了 保证活套维持当前的角度，液压缸需要输出更多的力进行平衡，因此，条件1根据活套液压 缸输出力对活套工作状态进行判断，当实际活套液压缸输出力达到设定活套液压缸输出力 时，即可判断活套已接触带钢。
[0079] 条件2 ;张力跳变率E ε > 105 %，其中，张力跳变率E ε根据下式确定
[0080] Εε =Fyfbk(w)今 FyfbkwXlOO%
[008。 式中，Fyfbww为当前扫描周期的实际活套液压缸输出力，Fyfbkw为前一个扫描周 期的实际活套液压缸输出力；由于活套没有接触带钢时受力的变化率很小，一旦活套接触 了带钢，马上会受到带钢施加的力，受力会发生突变，因此，条件2采用实际活套液压缸输 出力突变作为活套接触带钢的判断条件。
[0082] 条件3 ;角速度变化率V ε = 0. 15-0. 3rad/s，其中，角速度变化率V ε根据下式确 定
[0083] V ε = Χ100%
[0084] 其中，Vw为当前扫描周期的活套角速度，V 1为前一个扫描周期的活套角速度，角 速度的变化率；当活套带钢完全接触到带钢后，活套受力从液压缸输出力单独作用的状态， 变化为液压缸输出力和带钢施加的力共同作用的状态，活套的抬起速度会下降，当完全接 触带钢后活套达到稳定状态，活套角速度变化率很低。因此，条件3采用实际活套角速度变 化率作为活套接触带钢的判断条件。
[00财条件4 ;机架咬钢延时=500-1000ms ;由于机架咬钢并延迟一定时间后，带钢即可 到达活套漉，条件4 W机架咬钢信号的延迟时间作为活套接触带钢的判断条件。
[0086] 在图2所示的本发明的使用热连社机穿带偏差张力控制方法的带钢张力控制系 统的实施例中，仅表示了一组社制机架及其带钢张力控制系统，图中的前机架100和后机 架101可W表示热连社机各组相邻机架中的任意一组，与各组机架的液压活套110对应的 带钢张力控制系统，都配置在热社产线基础自动化级L1的计算机上，作为热社产线计算机 控制系统的一个子系统或者软件功能模块，连接到上级过程控制计算机（过程控制级L2， 图中未表示），图2所示的带钢张力控制系统包括机架偏差张力设定单元200,机架偏差张 力控制单元300和伺服阀偏差补偿单元400 ;
[0087] 所述的机架偏差张力设定单元200连接到上级过程控制计算机L2,获取带钢参数 和当前机架的张力设定值；
[0088] 所述的机架偏差张力控制单元300包括设定力矩转化模块310, D/A转换模块320， 伺服阀开度控制模块330和电液伺服阀340 ;所述的机架偏差张力设定单元200连接到设 定力矩转化模块310,将机架偏差张力转化为设定力矩，再通过D/A转换模块320转换为模 拟信号，传送到伺服阀开度控制模块330,对电液伺服阀340的阀芯开度实现比例输出控 制；
[0089] 所述的带钢张力设定值修正模块400包括伺服阀阀芯反馈模块410，A/D转换模块 420,阀芯反馈力矩转化模块430,比较器440和偏差输出模块450 ;所述的伺服阀阀芯反馈 模块410,连接到电液伺服阀340的阀芯反馈信号输出端，获取阀芯反馈信号并通过A/D转 换模块420转换为数字信号，传送到阀芯反馈力矩转化模块430,转化为反馈力矩传送到比 较器440,与设定力矩转化模块310输出的设定力矩进行比较得到偏差力矩，通过偏差输出 模块450馈送到设定力矩转化模块310,对设定力矩进行修正，实现对伺服阀动作偏差进行 补偿，实现伺服阀开度的精确控制。
[0090] 实施例
[0091] 本实施例W某热连社机的6#活套looped为例，对本发明的热连社机穿带偏差张 力控制方法的控制过程加 W具体说明。
[0092] S100 ;机架偏差张力设定单元200从上级过程控制计算机L2接收带钢参数和当前 机架的张力设定值Twt，所述的带钢参数包括带钢的成品厚度、成品宽度和钢种，存储在数 据缓存中；在本实施例中，带钢规格为1. 82*1050mm，钢种代码为3,过程控制计算机L2设定 的张力设定值Tset= 20Mpa〇
[0093] S200 ;根据上述带钢参数查询表1、表2和表3,计算得到偏差张力补偿系数为
[0094] t' = t' iXt' zXt' 3= 1. 2X 1. 1X 1. 2 = 1. 584。
[0095] S300 ;根据偏差张力补偿系数，计算确定机架的偏差目标张力为
[0096] tref= TsetXt' = 20X1. 584 = 31. 68Mpa。
[0097] S400 ;机架偏差张力控制单元300将偏差目标张力tref= 31. 68Mpa转换为设定力 矩，再通过D/A转换模块320转换为模拟信号，传送到伺服阀开度控制模块330,对电液伺服 阀340的阀芯开度实现比例输出控制。
[009引 S450 ;伺服阀偏差补偿单元400将电液伺服阀340的阀芯反馈信号，通过A/D转换 模块420转换为数字信号，再通过阀芯反馈力矩转化模块430转化为反馈力矩，与设定力矩 转化模块310输出的设定力矩进行比较得到偏差力矩，通过偏差输出模块450馈送到设定 力矩转化模块310,对设定力矩进行修正，实现伺服阀开度的精确控制，通过调节偏差控制 保证张力调节的精度；
[009引S500 ;利用安装在活套漉112下方的测压头120,检测活套当前的实际张力Tfbk作 为反馈张力，该反馈张力是不断进行检测的，本实施例中得到的第一时刻点的反馈张力为 lOMpa ；
[0100] S600 ;根据活套液压缸输出力、活套张力跳变率、活套角速度变化率或者机架咬钢 延时，判断活套是否接触带钢；若活套接触带钢，转步骤S700 ;否则，返回步骤S400 ;
[0101] 本实施例中活套液压缸输出力Fyfbk= 50000N，Fyfbk> Fywt，满足活套接触带钢的 判断条件1，转步骤S700 ;
[0102] S700 ;执行二次张力判断，若Tfbk< Τ set,转步骤S800 ;否则，转步骤S900 ;
[0103] 将步骤S500检测的实际张力Tfbk= lOMpa与张力设定值T S6t= 20Mpa对比，发现 此第一时刻点的反馈张力小于张力设定值，即Tfbk< T wt，转步骤S800执行多级张力控制；
[0104] 循环执行步骤S700和S800进行多级张力控制的变增量迭代过程如下：
[0105] 将步骤S500检测得到的实际张力Tfbk= lOMpa与偏差目标张 力tref= 31.68Mpa对比，其偏差e逝过lOMpa，故X取值为0. 2，所W '~'，'=- Z 二 31.68 - 0.2 X (1 + 0.2) = 31.44Λ々《/;
[0106] 第二个扫描周期时反馈张力为lOMpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et为 lOMpa，即 X 取值为 0. 2,所 喻,=4成-s=3L44-0,2x々十扣2) = 31.2雌汾;：
[0107] 第Η个扫描周期时反馈张力为15Mpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et为 5Mpa，即 X 取值为 0. 6,所 W -.之二 31.2-0.2X (1 + (16) = 30.88Λ々'，α .
[010引第四个扫描周期时反馈张力为16Mpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et为 4Mpa，即X取值为0. 7,所喻,=%-2 =說.觀一0'2乂(1 + 0巧:=3化5屯唤幻;：
[0109] 第五个扫描周期时反馈张力为16Mpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et为 4Mpa，即 X 取值为 0. 7,所^Λ,., = Z 二 30.54 - 0.2 X (1 + 化7) = 30.2M/w ;
[0110] 第六个扫描周期时反馈张力为16. 5Mpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et 为3. 5Mpa，即X取值为0. 7，所W二y 一Z二30.2- 〇.奴々+化巧=狄統卿口 ；
[0111] 第走个扫描周期时反馈张力为16. 5Mpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et 为 3. 5Mpa，即 X 取值为 0. 7，所 W = f。，- Z = 29.86 -0.2 X (U 0.7) = 29.52瓜//W ;
[0112] 第八个扫描周期时反馈张力为17Mpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et为 3Mpa，即X取值为0. 8，所W '，咕,=4/; - 2 =数.汾-0.2X α十0巧二数,1魚晦沒；
[0113] 第九个扫描周期时反馈张力为17Mpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et为 3Mpa，即 X 取值为 0. 8,所 W -Z =巧.16 -化2 X^ + 0.8) = 28.8/\々w
[0114] 第十个扫描周期时反馈张力为18Mpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et为 2Mpa，即X取值为0. 9，所W ?喻,=% - Z = 2暮8 - 0.2乂 (1 + 0哦三說.4么峨留；
[0115] 第十一个扫描周期时反馈张力为19Mpa，郝么反馈张力与L2张力设定值的偏差et 为 IMpa，即 X 取值为 0. 9,所W《巧- : = 28.42-0.2パl + 0.9)二28.04M/w.
[0116] 第十二个扫描周期时反馈张力为20. 5Mpa，郝么反馈张力Tfbk就大于了 L2张力设 定值Twt，此时多级张力控制结束，转到步骤S900 ;
[0117] S900 ;设置当前扫描周期的偏差目标张力I = ?：., ，进入目标张力控 制过程。
[0118] 图6是采用本发明的热连社机穿带偏差张力控制方法后的控制波形图，与图5所 示的现有热连社机穿带偏差张力控制系统的控制波形图比较，可W看出采用本发明的热连 社机穿带偏差张力控制方法后，热社穿带活套张力控制的稳定性得到了显著改进。
[0119] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，W上的实施例仅是用来说明本发明的 技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对W上所述实施例 所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种热连社机穿带偏差张力控制方法，用于热社机组的带钢张力控制系统，所述热 社机组具备多个依次顺序排列的社制机架，在每一组前后相邻的前机架和后机架之间，配 有控制带钢张力的液压活套；所述的带钢张力控制系统包括机架偏差张力设定单元和机架 偏差张力控制单元；所述的机架偏差张力设定单元从上级过程控制计算机获取带钢的张力 设定值，其特征在于： 所述的带钢张力控制系统还包括伺服阀偏差补偿单元； 所述的热连社机穿带偏差张力控制方法包括W下步骤： Sioo;机架偏差张力设定单元从上级过程控制计算机接收带钢参数和当前机架的张力 设定值Twt,所述的带钢参数包括带钢的成品厚度、成品宽度和钢种； S200 ;根据所述的带钢参数，依据W下公式确定偏差张力补偿系数： t, = t, iXt, 2Xt, 3 其中，t'为偏差张力补偿系数，t' I为成品厚度补偿增益，t' 2为成品宽度补偿增益， t' 3为钢种补偿增益，可根据从上级过程控制计算机接收的带钢参数查表确定； S300 ;根据偏差张力补偿系数，依据W下公式确定机架的偏差目标张力； t"f= T WtXt' 其中，tfw为偏差目标张力，T Wt为张力设定值，t'为偏差补偿张力系数； S400 ;机架偏差张力控制单元将偏差目标张力tw转换为设定力矩，对电液伺服阀进 行比例输出控制，通过电液伺服阀控制液压活套的液压缸； S450;伺服阀偏差补偿单元将电液伺服阀的阀芯反馈信号转化为反馈力矩，与设定力 矩比较，将偏差输出与张力设定值叠加，实现伺服阀偏差补偿； S500 ;利用安装在活套漉下方的测压头检测活套当前的实际张力Tfbk; S600 ;根据活套液压缸输出力、活套张力跳变率、活套角速度变化率或者机架咬钢延 时，判断活套是否接触带钢；若活套接触带钢，转步骤S700 ;否则，返回步骤S400 ; S700 ;执行二次张力判断，若Tfbk< T Wt,转步骤S800 ;否则，转步骤S900 ; S800 ;根据W下公式进行变增量迭代，执行多级张力控制：式中，为当前扫描周期对应的偏差目标张力，为前一扫描周期对应的偏差目 标张力，Z为迭代增量，Z = c(l+x)，其中，常数C = 0. 1-0. 2Mpa，可通过试验确定，X是与当 前实际张力反馈值与张力设定值偏差et有关的补偿系数，其取值范围为[0.2, 1]; S900 ;设置当前扫描周期的偏差目标张力f，.心=7：?，进入目标张力控制过程，其中， Kr报,为当前扫描周期对应的偏差目标张力，Tset为张力设定值。2. 根据权利要求1所述的热连社机穿带偏差张力控制方法，其特征在于所述的步骤 S600包括W下判断活套是否接触带钢的条件，当其中任一条件满足时，则判定活套已接触 带钢： 条件1 ;活套液压缸实际输出力Fyfbk^ Fywt,其中，Fyfbk为活套液压缸实际输出力，Fywt 为活套液压缸设定输出力，Fywt取值范围> 25000N ; 条件2 ;张力跳变率E e > 105%，其中，张力跳变率E e根据下式确定 Ee = Fyfbk(W)今 Fyfbk(I) X 100 % 式中，FyfbWW神当前扫描周期的实际活套液压缸输出力，FyfbkW为前一个扫描周期的 实际活套液压缸输出力； 条件3 ;角速度变化率V e = 0. 15-0. 3rad/s，其中，角速度变化率V e根据下式确定 V e = (Vw-Vi) X 100% 其中，Vw为当前扫描周期的活套角速度，Vi为前一个扫描周期的活套角速度，角速度 的变化率； 条件4 ;机架咬钢延时=500-1000ms。3.-种使用权利要求1或2所述的热连社机穿带偏差张力控制方法的带钢张力控制系 统，用于热社机组的带钢张力控制，所述热社机组具备多个依次顺序排列的社制机架，在每 一组前后相邻的前机架和后机架之间，配有控制带钢张力的液压活套；所述的带钢张力控 制系统包括机架偏差张力设定单元，机架偏差张力控制单元和伺服阀偏差补偿单元；其特 征在于： 所述的机架偏差张力设定单元连接到上级过程控制计算机，获取带钢参数和当前机架 的张力设定值； 所述的机架偏差张力控制单元包括设定力矩转化模块，D/A转换模块，伺服阀开度控制 模块和电液伺服阀；所述的机架偏差张力设定单元连接到设定力矩转化模块，将机架偏差 张力转化为设定力矩，再通过D/A转换模块转换为模拟信号，传送到伺服阀开度控制模块， 对电液伺服阀的阀芯开度实现比例输出控制； 所述的带钢张力设定值修正模块包括伺服阀阀芯反馈模块，A/D转换模块，阀芯反馈力 矩转化模块，比较器和偏差输出模块；所述的伺服阀阀芯反馈模块，连接到电液伺服阀的阀 芯反馈信号输出端，获取阀芯反馈信号并通过A/D转换模块转换为数字信号，传送到阀芯 反馈力矩转化模块，转化为反馈力矩传送到比较器，与设定力矩转化模块输出的设定力矩 进行比较得到偏差力矩，通过偏差输出模块馈送到设定力矩转化模块，对设定力矩进行修 正，实现对伺服阀动作偏差进行补偿，实现伺服阀开度的精确控制。
【文档编号】B21B37/50GK105983584SQ201510048126
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】潘宝恩, 张广生, 荣鸿伟, 张志强, 郁华军, 吴江
【申请人】宝山钢铁股份有限公司