专利名称：基于时间优化的可逆热轧机速度自动控制设备及方法
技术领域：
本发明涉及可逆热轧机的速度控制领域，特别是涉及一种单机架可逆热轧机在较短时间完成轧制加热后的高温轧件的速度的自动控制方法。
背景技术：
可逆热轧机的生产过程如下轧件由上料跨的推出机从加热炉中移出，放在出炉辊道上，在轧件输送辊道上设置高压水除鳞装置，经过除鳞后的轧件由辊道运输到四辊可逆轧机进行轧制。轧机前后设有对中轧件的推床和可以将轧件回转90°实现展宽轧制的锥形辊道，轧件在轧机上进行可逆多道次轧制轧到要求的成品宽度和厚度。在轧制入口侧上配有高压水二次除鳞喷嘴，根据轧件表面氧化铁皮情况，决定是否采用高压水二次除鳞喷嘴。在热轧中厚板轧机的生产过程中，以前操作工根据轧制规程手动调节轧机辊缝值，当轧机辊缝调整完后，将轧机运转到进轧件速度，再将轧机前辊道运行起来，将轧件送到轧机辊缝中轧制，操作机组加速，当轧机要离开轧机辊缝时，机组速度降低到某个低速， 等轧件抛出后，再降到零速，再进行反向轧制，如此重复，直到经过所需轧制道次。随着控制技术的发展，自动轧制逐步取代手动轧制，减少操作工对机组的操作，优点在于减少操作时间，提高操作精度，降低操作难度，减少操作失误。自动轧制主要包括两个方面的功能，其一是轧机辊缝的自动调节，即辊缝控制器在上道次结束后，根据过程计算机的道次设定值，经辊缝调节到本道次设定值。另一方面，在辊道输送轧件、轧件进入轧机、 轧件离开轧机、轧件和轧机减速到零、反向轧制等过程中，自动进行速度控制。速度控制是轧机诸多控制中最重要的一个方面，优化速度控制方案对提高轧制节奏、降低劳动强度、改善轧件形状、提高厚度精度，提高生产率等具有重要的意义。目前速度控制方法轧机速度控制主要包括轧机道次改变时方向的变化，轧制过程中的速度给定，立辊和辊道的速度控制等。轧制过程中，当压下和推床自动定位完成，轧件机到机前热检后，轧机以咬入速度等待轧件进入，压头检测到轧件咬入之后，轧机升速到轧制速度，通过热金属检测器判断轧件抛出减速点，在尾部降至轧件抛出速度，当轧件抛出之后，轧机根据情况启动下一道次的轧制，当轧制条件具备后，启动轧辊转到相应方向待轧速度，偶道次轧制速度方向与奇数道次相反。这种速度控制方式的缺点在于在轧制过程中升速、停止升速、开始减速和停止减速的时间点由操作工操作或靠热金属检测器来决定，因此可能出现加速或减速过早或过晚等问题，因此会增加道次时间或者损害设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术所存在的问题，提供一种自动车L制过程中，使轧制时间较短的速度自动控制设备及方法。本发明解决其技术问题采用以下的技术方案本发明提供的基于时间优化的速度自动控制的设备，包括调节速度设备和通讯设备， 其中所述调节速度设备包括电信号依次连接的用于计算轧件长度的计算装置，用于下道次轧件长度的估计装置，根据轧件的初始数据选择加速度的加速度装置，用于计算当前工作模式下的轧件运行速度的速度计算装置，用于接收轧件的初始数据的接收装置，以及用于轧件的测量数据和过程数据处理及保存的功能装置；所述通讯设备装在上述各个功能装置之间，该通讯设备完成上述各个装置之间的信号通讯功能。所述的轧件长度的计算装置装在轧机控制系统中，该装置在轧件部分通过或完全通过轧机轧制时，根据轧机工作辊在每个扫描周期的速度和扫描时间，计算已经轧制的轧件长度。所述的下道次轧件长度的估计装置装在轧机控制系统中，该装置根据保存的上道次轧件长度和轧机辊缝设定值的变化，估计下道次轧件被轧制到长度。所述的加速度装置装在轧机控制系统中，该装置由根据当前轧件的厚度变化量、 当前轧件温度、轧件材质和轧件宽度来选择轧件对工作辊加速和减速的影响的加速度值。所述的轧制速度的计算装置装在轧机控制系统中，该装置根据设定的轧机轧制初始速度、最高速度、轧件抛出速度、加速时的加速度、减速时的加速度等参数，计算每个时刻用于轧工作辊速度控制的速度设定值。本发明提供的基于时间优化的可逆热轧机速度自动控制方法，其包括以下步骤 步骤1 预测本道次轧件在轧机轧制过程中，轧机运行的长度；
步骤2 根据轧制规程计算轧机加速和减速时的最大加速度；
步骤3 当轧件进入轧机后，每个采样周期根据轧机实际速度计算本道次轧件已经轧制长度；
步骤4 当轧件没有进入轧机时，轧机以加速度A加速到Vlk，其中加速度A为轧机空载时工作辊被传动装置驱动的最大加速度，Vlk为轧机轧制的初始速度；当轧件进入轧机后， 用步骤1中预测长度减去步骤3中本道次轧件已经轧制长度，来计算剩余长度，再计算从当前速度减速到轧件抛出速度的减速距离，当剩余长度大于减速所需距离时，轧辊以最大加速度加速到最大轧制速度，当剩余长度小于减速所需距离时，以最大加速度减速到轧件抛出速度，直到轧完轧件；将步骤4计算出的轧制速度送到轧机传动装置，控制轧机电机以该速度运行，使得轧制轧件的时间较短；
步骤5 采集并保存本道次轧制过程中的数据，用于下道次计算时使用； 依次循环上述步骤，直到轧完所有道次轧件。所述步骤1具体是
步骤(1):首先判断当前道次是否是第一道次，如果是第一道次，将过程机提供的轧件长度作为初始长度，如果不是第一道次，那么将轧机在上次轧制时，在步骤3计算的轧件长度作为初始长度；
步骤(2)根据过程机轧制规程中上次轧制厚度设定和本道次轧制厚度设定值，以及轧件在轧制过程中体积不变，则按照下述公式计算出本道次轧件轧完后的长度Lk，
V=Lh*W H*H H=WHk,
式中V为轧件的体积，Lk^1为轧件在k-Ι道次轧完后的轧件长度，Wk^1为k-Ι道次轧完后的轧件宽度，H 为k-Ι道次轧完后的轧件厚度，Lk为轧件在k道次轧完后的长度，Wk为在k道次轧完后的宽度，Hk为在k道次轧完后的厚度。所述步骤2具体是
步骤(1):根据轧机电机最大转矩和轧机整个转动设备的转动惯量，计算出轧机空载时工作辊被传动装置驱动的最大加速度A ；
步骤(2):根据轧机在咬入轧件后的轧件厚度、温度、材质不同所导致的不同轧制阻力， 计算预估的本道次的加速度减少量Al和制动加速度的增加量A2 ；
步骤(3):按照下述公式计算出在轧制过程中运行的加速时的最大加速度I，和制动时的最大负加速度Ad，
所述公式为Ar=A-Ak，Ad=A+Ak。所述步骤3具体是
步骤(1)将轧辊转速检测编码器的检测量转变为轧辊线速度值； 步骤(2):从轧件进入轧机开始，先计算V*dt，式中V是轧辊线速度，dt是采样时间 ’然后计算出长度Lz=S (V^dt)；
步骤(3)直到轧件离开轧机结束，保存计算出的长度Lz。所述步骤4具体是
步骤(1)当轧件没有进入轧机时，轧机以加速度A加速到Vlk ； 步骤(2):当轧机进入轧机后，根据S= (V。2-Vd2)/ (2Ad)计算从当前速度制动到轧件抛出速度的距离，式中S为轧件抛出速度的减速距离，V。为工作辊当前速度，Vd为轧件被抛出离开工作辊速度，Ad为轧机减速时的最大加速度；
步骤(3)当L2-L大于S的时候，那么轧机加速，Vc=Vc (前一扫描周期)+Ar*dt ；当V。大于Vx 时，Vc=Vx ；式中L2-L为本道次还没有轧制的轧件长度，Ar为轧机加速时的最大加速度，Vx 为设定的轧制时的最大速度；
步骤(4)当L2-L小于S的时候，那么轧机必须减速，Vc= Vc (前一扫描周期)_Ad*dt ；当Vc小于Vd时，Vc=Vd,式中Vd为轧件被抛出离开工作辊速度。本发明与现有技术相比具有以下的主要有益效果 其一，能够在较短时间内安全地完成轧制轧件。采用过程机设定的轧件咬入速度、最大轧制速度、轧件抛出速度、轧件长度、轧件宽度、轧件厚度、各道次辊缝设定值以及轧机能提供的最大正加速度和最大负加速度等参数，来计算轧制速度的控制值。达到在较短时间内安全地完成轧制轧件的目的。克服了人工操控时凭经验来调节轧机速度的随意性。也克服了通过热金属检测信号来减速，在时间上不够优化。其二，轧制过程根据初始数据、目标数据以及轧制规程的限制，自动计算轧制过程中的工作辊速度，并控制工作辊的加速、减速，完全不需要人工干预或操作来控制轧机工作辊的速度，使轧制过程中的速度控制是可以预测的，在相同限制条件下是可重复的。其三，因为轧机工作辊速度可以预测，有利于提高轧机厚度控制的精度。克服人工操作轧制时，速度过低，厚度控制误差加大的问题。
图1为本发明单机架四辊轧机轧制的速度控制设备简图。
图2为本发明自动速度控制方法示意图。图3为本发明控制算法流程图。图1中1.上支撑辊；2.上工作辊；3.下工作辊；4.下支撑辊；5.轧机前热金属检测器；6.轧机后热金属检测器；7.轧件；8.压力检测元件；9.速度检测装置； 10.位置检测装置；11.轧件长度计算装置；12.下道次轧件长度估计装置；13.选择加速度装置；14.速度计算装置；15.初始数据接收装置；16.测量数据和过程数据处理及保存装置。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。实施例1.基于时间优化的速度自动控制的设备
该设备是针对单机架四辊轧机的速度自动控制而提出的。该设备安装在单机架四辊轧机的控制系统上，包括调节速度设备和通讯设备。所述调节速度设备，其结构如图1所示，包括电信号依次连接的轧件长度计算装置11、下道次轧件长度估计装置12、选择加速度装置13、速度计算装置14、初始数据接收装置15和测量数据和过程数据处理及保存装置16，其中轧件长度计算装置11用于轧件7的长度计算；下道次轧件长度估计装置12用于估计轧件7的长度；选择加速度装置13是根据轧件7的初始数据选择加速度；速度计算装置14用于计算当前工作模式下的轧件7的运行速度；初始数据接收装置15用于接收轧件7的初始数据；测量数据和过程数据处理及保存装置16用于轧件7的测量数据和过程数据处理及保存。所述通讯设备装在上述各个装置之间，如图1所示，该通讯设备包括电信号依次相连的计算轧件长度的计算装置11、下道次轧件长度的估计装置12、选择加速度的加速度装置13、轧件运行速度的速度计算装置14、轧件的初始数据的接收装置15、轧件的测量数据和过程数据处理及保存的功能装置16。其中
初始数据接收装置15接收轧制初始数据，发送到轧件长度计算装置11、下道次轧件长度估计装置12和选择加速度装置13 ；
测量数据和过程数据处理及保存装置16保存轧制时的测量数据和过程数据，发送到轧件长度计算装置11、下道次轧件长度估计装置12和选择加速度装置13 ；
轧件长度计算装置11接收测量数据和过程数据处理及保存装置16的轧机速度测量的信号，计算出当前轧制过的轧件长度，不断传送到速度计算装置14 ；
下道次轧件长度估计装置12接收测量数据和过程数据处理及保存装置16在上道次轧制过的轧件长度、和初始数据接收装置15中轧制厚度变化量，计算下道次轧件被轧制后的估计长度，送到速度计算装置14 ；
选择加速度装置13接收初始数据接收装置15和测量数据和过程数据处理及保存装置 16的数据，选择轧制时加速度值，送到速度计算装置14 ；
速度计算装置14接收初始数据接收装置15的设定速度数据(包括Vlk、Vx, Vd)、接收轧件长度计算装置11的已经轧制的轧件长度、接收下道次轧件长度估计装置12的本道次待轧的轧件长度、接收选择加速度装置13的当前道次轧件对加、减速影响值数据，来计算当前道次轧机工作辊速度的设定值Vc。
所述单机架四辊轧机为现有技术，其结构如图1所示，设有一个由上支撑辊1、上工作辊2、下工作辊3和下支撑辊4组成的辊系，其中上支撑辊1与上工作辊2相连，下工作辊3和下支撑辊4相连。可以来回轧制轧件7，轧件7沿一个方向完整轧制一次称为一个道次。所述上工作辊2与下工作辊3各有速度检测装置9，以检测它们的转速。所述上工作辊2和下工作辊3分别由各自的传动系统传动，两工作辊之间间隙能够放置轧制的轧件7。 所述上支撑辊1、上工作辊2、下工作辊3和下支撑辊4各自有行程检测装置10。所述热金属检测器包括分别安装在轧机前后的轧机前热金属检测器5和轧机后热金属检测器6，它们用于检查轧机前后有无轧件。所述轧制力测量部件采用压力检测元件8，其安装在轧机下方，用于检测轧件7进入轧机后受到的轧制压力。所述设备轧机前热金属检测器5、轧机后热金属检测器6和压力检测元件8 —同产生轧件开始轧制和轧制完成信号。本实施例提供的基于时间优化的速度自动控制的设备，其工作过程是在被控对象上安装检测装置，在轧机工作时，记录各个采样时刻的过程数据，比如上工作辊2、下工作辊3的速度，上支撑辊1、上工作辊2、下工作辊3和下支撑辊4的位置检测，从而计算轧机的辊缝实际值；压力检测元件8的轧制力值，和轧机前热金属检测器5、后热金属检测器6 等信号，产生轧制开始和轧制完成信号等。以上信号被本发明调节速度装置接收和处理后， 最终输出当前时刻的速度设定值到轧机的工作辊2、下工作辊3的传动装置，从而实现对单机架四辊轧机的速度自动控制。实施例2.基于时间优化的单机架可逆热轧机的速度控制方法
参见图1和图2，在轧件被轧制前，轧件的长度为L0、宽度为W0、厚度为H0，轧件最终被轧到的长度为Lru宽度为Wru厚度为Hn。每个道次的辊缝设定值为Sk，第k道次的速度设定值分别为Vlk (轧件咬入速度)、V2k (最高轧制速度)和V3k (轧件抛出速度)，1 ^k^n.图2中V1.轧件咬入速度；V2.最高轧制速度；V3.抛出轧件速度；Tl.自动轧制开始；T2.加速到Vl ； T3.轧件咬入；T4.加速到V2 ；T5.开始减速；T6.减速到V3 ； T7.开始停止；T8.速度为0; tl到t8:反向轧制的时间点，类似Tl到T8。该速度控制方法包括以下步骤
1.预测本道次，轧件在轧机轧制过程中，轧机运行的长度。轧机运行的长度为当轧机进入轧机，控制器在每个采样周期Ta，采集当时轧机的转速Nr，再根据轧辊的辊径大小换算为线速度Nr，将每个采样周期Vr*Ta的值累加，直到轧件离开轧机，这个累加值为轧机运行的长度。( 1)例如当前道次为第k道次，首先判断当前道次是否是第一道次，如果是第一道次，将过程机提供的轧件长度LO作为初始长度，如果不是第一道次，那么将轧机在上次轧制时，在步骤C计算的轧件长度作为初始长度Lk_i。(2)根据过程机轧制规程中上次轧制厚度设定和本道次轧制厚度设定值，根据轧件在轧制过程中体积不变，那么V=Lk-^W k_^Lk*Wk*Hk，计算出本道次轧件轧完后的长度 Lk- ( Lk^W η*Η η ) / (Wk*Hk )。式中V为体积，Lk^1为轧件在k-Ι道次轧完后的轧件长度，Wk^1为k-Ι道次轧完后的轧件宽度，H 为k-Ι道次轧完后的轧件厚度，Lk为轧件在k道次轧完后的长度，Wk为在 k道次轧完后的宽度，Hk为在k道次轧完后的厚度。2.根据轧制规程计算轧机加速时和减速时的最大加速度。
轧机在空载时，加速和减速时的最大加速度是相同的，但是在轧件咬入后，因为轧件变形抗力的原因，使轧辊在加速时最大加速度减小，在减速时最大加速度增大。(1)根据轧机电机最大转矩和轧机整个转动设备的转动惯量，计算出轧机空载时被传动辊的最大加速度A。A=M/J* π D
式中M表示轧机转矩；J表示电机到轧辊转动系的转动惯量；D表示工作辊直径。(2)因为轧机在咬入轧件后，由于轧件厚度不同、温度不同、材质不同和宽度不同等因素导致轧件变形抗力矩Mk不同，因此要计算预估的本道次的加速度减少量Ak。Mk=f CdeltaHk, Tk, Qk, Wk)，用多段线来表示。式中deltaHk表示第k道次轧件厚度减少量；Tk表示第k道次轧件温度；Qk表示轧件材质系数；Wk表示轧件宽度。上述公式在计算Ak= Mk/J*JiD时使用，式中Mk表示轧件变形抗力矩；J表示电机到轧辊转动系的转动惯量；D为工作辊直径。(3)使用计算出在轧制过程中运行的加速时的最大加速度A^A-Ak,和减速时的最大负加速度Ad =A+Ak。式中A为最大加速度，Ak为加速度减少量。3.当轧件7进入轧机后，每个采样周期根据轧机实际速度计算轧件长度。当轧机的压力检测器检测到轧制力大于一定数值时，表示轧件进入轧机，当小于一定数值时，表示轧件被抛出轧机。(1)将轧辊转速检测编码器的检测量转变为轧辊线速度值V。(2)从轧件进入轧机开始，计算V*dt，式中V是轧辊线速度，dt是采样时间。由此计算出长度Lz=S (V^dt)0(3)直到轧件离开轧机结束，保存计算出长度Lz=S (V^dt)04.轧制
当轧件7没有进入轧机时，轧机以加速度A加速到Vlk。当轧件进入轧机后，用步骤1 中预测长度Lk减去步骤3中本道次轧件已经轧制长度Lz，来计算剩余长度Ls =Lk-Lz,再计算从当前速度减速到轧件抛出速度的减速距离S，当剩余长度Ls大于制动距离S时，轧辊以最大加速度K加速，到最大轧制速度V2k，当剩余长度小于制动距离时，以最大制动加速度Ad 减速到轧件抛出速度V3k，直到轧完轧件。具体轧制过程如下
(1)当轧件没有进入轧机时，轧机以加速度A加速到Vlk。每个采样周期中，轧机速度
Vc=Vc (前一扫描周期)+A氺dt。(2)当轧件进入轧机后，根据S= (V。2_Vd2) / (2Ad)计算从当前速度制动到轧件抛出速度的距离。(3)当Ls大于S的时候，那么轧机可以加速，Vc= Vc (前一扫描周期)+Ar*dt。当Vc大于 Vx 时，V。=VX。(4)当Ls小于S的时候，那么轧机必须减速，Vc= Vc (前一扫描周期)_Ad*dt。当Vc小于Vd 时，Vc=Vdo将每个采样周期中计算出的轧制速度V。送到轧机传动装置，控制轧机电机以该速度运行。由于在加速和减速过程中都采用轧辊的最大加速度和最大速度来控制轧辊的速度，这样使得轧制轧件的时间较短。
9
5.采集数据
采集并保存本道次轧制过程中的数据，用于下道次计算时使用。上述步骤依次循环，直到轧完所有道次。6以实际数据举例在轧件被轧制前，轧件的长度为1800mm、宽度为1600mm、厚度为200mm，轧件最终被轧到的厚度为18000mm、宽度为2000mm、厚度为16mm。每个道次的辊缝设定值为 185mm、160mm、135mm、100mm、80mm、60mm、45mm、35mm、25mm、20mm、16mm,分 11 道
次轧制完成，前2道次横轧，后9道次纵轧。每个道次的速度设定值分别为2. 5m/s (轧件咬入速度)、5m/s (最高轧制速度)和1.5m/s (轧件抛出速度)。比如在第9道次轧完后，轧件的尺寸为长度115200mm、宽度2000mm、厚度25mm，第 10道次有载辊缝设定为20mm。步骤1，计算第10道次估计轧件轧完后的长度Lltl= (L9*W9*H9)/ (W10^H10) = (115200*2000*25) / (2000*20) =144000mm。步骤2，比如该轧机空载最大加速度A为lm/s2，在第10道次时，根据厚度从25mm 减少到20mm，温度为1050°C，材质为Q235，宽度为2000mm，选择加速度Ak为0. 2m/s2，那么 Ar=O. 8m/S2, Ad=L 2m/s2。步骤3，例如装置的扫描时间按20ms计算，当轧件在轧机速度为2. 5m/s2开始进入轧机，并以0. 8m/s2开始加速，不断计算轧件被轧制的长度，从lm，2m，直到14.細。步骤4，在轧件进入轧机之前，工作辊以lm/s2加速度从Om/s升速到2. 5m/s需要 2. 5s,轧件进入轧机后，工作辊以0. 8m/s2加速度从2. 5m/s开始升速，这时轧件预测长度 Lk=14.鈿，已轧长度Lz=Om,因而剩余Ls=14.鈿。再计算减速距离S= (2. 52_1. 52)/ (2*1.2) =1. 667m。因此Ls大于S，工作辊需要继续加速。经过2. 24s后，工作辊速度升到V。= Vc (前— 扫描周其月)+Ar*dt = 2. 5 + 2. 24 * 0. 8 = 4. 292m/s。这时累计通过轧制的轧件长度L = (2. 5*0. 02+2. 516*0. 02+...+4. 292*0. 02) =7. 67496m。所以 Ls=14. 4-7. 67496=6. 72504m。而此时 S=(4. 2922_1. 52)/(2*l. 2)=6. 7383m。 Ls小于S 了，也就是说，从下一个扫描周期开始，必须减速了。当下一个扫描周期时，Vc=Vc (前一扫描周期)_Ad*dt =4. 292-1. 2*0. 02=1. 508m/s。再经过2. 32s后，Vc=4. 292-1. 2*2. 32=1. 508m/s。此时累计通过轧制的轧件长度 L = 7. 67496 + (4. 292*0. 02+...+1. 508*0. 02)=14. 37m。所以 Ls=Lk-Lz= 14. 4-14. 37=0. 03m。 减速距离 S= (1. 5082-l. 52) / (2*1.2)= 0.01m。总共在2. 24s+2. 32s=4. 56s之后，轧件从轧机中以1. 5m/s的速度抛出。步骤5，将本道次轧机累计的轧件长度14. 4m保存用于下一个道次使用。然后轧机工作辊以lm/s2的加速度从1. 5m/s开始减速到停止，需要1. k。然后，计算下一个道次的估计长度L11= (L10*ff10*H10)/ (W11^H11) = (14. 4*2000*20) / (2000*16)= 18m。进行下道次速度计算的循环，直到轧完所有道次。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于时间优化的速度自动控制的设备，其特征在于包括调节速度设备和通讯设备，其中所述调节速度设备包括电信号依次连接的用于计算轧件长度的计算装置，用于下道次轧件长度的估计装置，根据轧件的初始数据选择加速度的加速度装置，用于计算当前工作模式下的轧件运行速度的速度计算装置，用于接收轧件的初始数据的接收装置，以及用于轧件的测量数据和过程数据处理及保存的功能装置；所述通讯设备装在上述各个功能装置之间，该通讯设备完成所述各个装置之间的信号通讯功能。
2.根据权利要求1所述的速度自动控制的设备，其特征在于所述的轧件长度的计算装置装在轧机控制系统中，该装置在轧件部分通过或完全通过轧机轧制时，根据轧机工作辊在每个扫描周期的速度和扫描时间，计算已经轧制的轧件长度。
3.根据权利要求1所述的速度自动控制的设备，其特征在于所述的下道次轧件长度的估计装置装在轧机控制系统中，该装置根据保存的上道次轧件长度和轧机辊缝设定值的变化，估计下道次轧件被轧制到长度。
4.根据权利要求1所述的速度自动控制的设备，其特征在于所述的加速度装置装在轧机控制系统中，该装置由根据当前轧件的厚度变化量、当前轧件温度、轧件材质和轧件宽度来选择轧件对工作辊加速和减速的影响的加速度值。
5.根据权利要求1所述的速度自动控制的设备，其特征在于所述的轧制速度的计算装置装在轧机控制系统中，该装置根据设定的轧机轧制初始速度、最高速度、轧件抛出速度、 加速时的加速度、减速时的加速度等参数，计算每个时刻用于轧工作辊速度控制的速度设定值。
6.一种基于时间优化的可逆热轧机速度自动控制方法，其特征在于包括以下步骤步骤1 预测本道次轧件在轧机轧制过程中，轧机运行的长度；步骤2 根据轧制规程计算轧机加速和减速时的最大加速度；步骤3 当轧件进入轧机后，每个采样周期根据轧机实际速度计算本道次轧件已经轧制长度；步骤4 当轧件没有进入轧机时，轧机以加速度A加速到Vlk，其中加速度A为轧机空载时工作辊被传动装置驱动的最大加速度，Vlk为轧机轧制的初始速度；当轧件进入轧机后， 用步骤1中预测长度减去步骤3中本道次轧件已经轧制长度，来计算剩余长度，再计算从当前速度减速到轧件抛出速度的减速距离，当剩余长度大于减速所需距离时，轧辊以最大加速度加速到最大轧制速度，当剩余长度小于减速所需距离时，以最大加速度减速到轧件抛出速度，直到轧完轧件；将步骤4计算出的轧制速度送到轧机传动装置，控制轧机电机以该速度运行，使得轧制轧件的时间较短；步骤5 采集并保存本道次轧制过程中的数据，用于下道次计算时使用；依次循环上述步骤，直到轧完所有道次轧件。
7.根据权利要求6所述的可逆热轧机速度自动控制方法，其特征在于所述步骤1具体是步骤(1):首先判断当前道次是否是第一道次，如果是第一道次，将过程机提供的轧件长度作为初始长度，如果不是第一道次，那么将轧机在上次轧制时，在步骤3计算的轧件长度作为初始长度；步骤(2)根据过程机轧制规程中上次轧制厚度设定和本道次轧制厚度设定值，以及轧件在轧制过程中体积不变，则按照下述公式计算出本道次轧件轧完后的长度Lk，V=Lh*W H*H H=WHk,式中V为轧件的体积，Lk^1为轧件在k-Ι道次轧完后的轧件长度，Wk^1为k-Ι道次轧完后的轧件宽度，H 为k-Ι道次轧完后的轧件厚度，Lk为轧件在k道次轧完后的长度，Wk为在k道次轧完后的宽度，Hk为在k道次轧完后的厚度。
8.根据权利要求6所述的可逆热轧机速度自动控制方法，其特征在于所述步骤2具体是步骤(1):根据轧机电机最大转矩和轧机整个转动设备的转动惯量，计算出轧机空载时工作辊被传动装置驱动的最大加速度A ；步骤(2):根据轧机在咬入轧件后的轧件厚度、温度、材质不同所导致的不同轧制阻力， 计算预估的本道次的加速度减少量Al和制动加速度的增加量A2 ；步骤(3):按照下述公式计算出在轧制过程中运行的加速时的最大加速度I，和制动时的最大负加速度Ad，所述公式为Ar=A-Ak，Ad=A+Ak。
9.根据权利要求6所述的可逆热轧机速度自动控制方法，其特征在于所述步骤3具体是步骤(1)将轧辊转速检测编码器的检测量转变为轧辊线速度值； 步骤(2):从轧件进入轧机开始，先计算V*dt，式中V是轧辊线速度，dt是采样时间；然后计算出长度Lz=S (V^dt)；步骤(3)直到轧件离开轧机结束，保存计算出的长度Lz。
10.根据权利要求6所述的可逆热轧机速度自动控制方法，其特征在于所述步骤4具体是步骤(1)当轧件没有进入轧机时，轧机以加速度A加速到Vlk ； 步骤(2):当轧机进入轧机后，根据S= (V。2-Vd2)/ (2Ad)计算从当前速度制动到轧件抛出速度的距离，式中S为轧件抛出速度的减速距离，V。为工作辊当前速度，Vd为轧件被抛出离开工作辊速度，Ad为轧机减速时的最大加速度；步骤(3)当L2-L大于S的时候，那么轧机加速，Vc=Vc (前一扫描周期)+Ar*dt ；当V。大于Vx 时，Vc=Vx ；式中L2-L为本道次还没有轧制的轧件长度，Ar为轧机加速时的最大加速度，Vx 为设定的轧制时的最大速度；步骤(4)当L2-L小于S的时候，那么轧机必须减速，Vc= Vc (前一扫描周期)_Ad*dt ；当Vc小于Vd时，Vc=Vd,式中Vd为轧件被抛出离开工作辊速度。
全文摘要
本发明涉及的基于时间优化的速度自动控制的设备，其包括调节速度设备和通讯设备，其中所述调节速度设备包括电信号依次连接的用于计算轧件长度的计算装置，用于下道次轧件长度的估计装置，根据轧件的初始数据选择加速度的加速度装置，用于计算当前工作模式下的轧件运行速度的速度计算装置，用于接收轧件的初始数据的接收装置，以及用于轧件的测量数据和过程数据处理及保存的功能装置；所述通讯设备装在上述各个功能装置之间，该通讯设备完成上述调节速度设备中的各个装置之间的信号通讯功能。本发明能够克服人工操作轧制时，速度过低，厚度控制误差加大的问题，可以在较短时间内安全地完成轧制轧件。
文档编号B21B37/46GK102527739SQ201110451520
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者卢家斌, 李传涛, 李四川, 李海东, 杨子芳, 王利国, 王胜勇, 陈跃华 申请人:中冶南方(武汉)自动化有限公司