专利名称：重卷拉矫机组延伸率控制方法
技术领域：
本发明涉及一种板材延伸率控制方法，具体涉及ー种重卷拉矫机组延伸率控制的方法。
背景技术：
汽车板、家电板等高质量的冷轧板材成品精整エ序需要矫正板形、切边、分卷，重卷拉矫机组能将带钢精整领域的板形矫正技术与切边、分卷技术相结合，在一条机组上完成矫直、切边、分卷的エ艺。在重卷拉矫机组中，通常设置张カ拉矫机矫正带钢板形。带钢在拉矫过程中是靠拉伸和弯曲共同作用使带钢在所承受的张カ小于屈服极限的情况下，产生局部塑性延伸，从而达到改善板形的目的。带钢板形缺陷是由于残留应カ的不均匀分布引起的，拉矫机就是使带钢在大张カ的作用下，连续经过上下交替布置的小直径弯曲辊产生剧烈弯曲，其纵向纤维在拉伸、弯曲应カ的联合作用下，在长度方向上产生不同程度的塑性延伸，从而减小内应カ不均匀分布，达到改善板形的目的。在生产中，根据来料情况(包括钢种，厚度，是否涂油，自身板形等)给出拉矫机延伸率以及弯曲辊压入量的设定值。弯曲辊直径减小、压入量增大和张カ的増加都会使带钢获得的延伸率増加。上述三者之间是相辅相成、缺ー不可的。对于某一特定的拉矫机而言，弯曲辊的直径是固定的。调节好弯曲辊的压入量以后，在机组的运行过程中压入量也是不变的。因此，延伸率的控制一般都是通过对张カ的控制而实现的。目前延伸率的控制一般有两种方式
(I)速差调节方式，即通过调节前后张カ辊的速度来控制延伸率。具体方法是确定某一个张カ辊组为速度基准后，根据延伸率确定另一个张カ辊组的速度，两个张力辊组都在速度控制模式下。(2)张カ调节方式，即调节两个张力辊组之间的张力。方法是确定某ー个张カ辊组为速度基准后，另ー个张カ辊组采用张カ控制模式，根据延伸率的差值给定另ー个张カ辊组的张カ设定值。带钢经过拉矫以后，虽然板形质量得到改善，但表面却经常不同程度地出现缺陷，延伸率控制精度不高、张カ波动大是原因之一。在第一种方式中，机组速度变化时响应特性好，但张カ辊组之间的张カ是在弯曲辊一定的压入量下为了获得设定的延伸率系统自动形成的数据，张カ是开环的，所以张カ波动稍大；在第二种方式中，稳态时张カ波动小、延伸率控制稳态精度更高，但张カ的初始设定值不容易获得，进入稳态前有一个较长的调节过程，容易振荡造成张カ波动，而且因为是间接张カ控制在机组升降速的过程中，如果张カ辊的惯量补偿不准确会导致延伸率闭环控制更加容易震荡。
发明内容
本发明的目的是提供ー种重卷拉矫机组延伸率控制方法，结合速差调节方式和张カ调节方式，以获得更好的动态和稳态性能。为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案
ー种重卷拉矫机组延伸率控制方法，包括
对于出口张カ辊组，以出口张カ辊组的速度作为重卷拉矫机组速度基准，始终采用速度控制模式，将重卷拉矫机组的速度斜坡设定值^) 作为出口张カ辊组的设定速度匕；对于入口张カ辊组，采用如下的方法
机组在加减速过程中(加速度不为0)，入口张カ辊组采用速度控制模式，采用速差调节方式从而实现延伸率控制，具体是根据重卷拉矫机组速度斜坡设定值匕和延伸率设定
值k得到入口张カ辊组的设定速度Kn ；
机组进入恒速阶段后(设定加速度为0，且设定速度不为0)，入口张カ辊组采用张カ控制模式，采用张カ调节方式实现延伸率控制，具体是延伸率控制采用PI调节器，调节器的
输入为延伸率设定值，，和延伸率实际值、的差值，调节器的输出为张カ设定值；延伸率
控制刚从速差调节方式切换到张カ调节方式吋，将此时通过反馈得到的张カ实际值作为张力设定值初始值。机组在恒速时PI调节器的P、I參数采用动态调整策略。本发明所述方法是利用可编程逻辑控制器PLC控制出口张カ辊组和入口张カ辊组的变频器而实现的。本发明中，所述的速度斜坡是本领域的公知技术，速度斜坡是速度的稳态设定值经过斜坡函数发生器后得到的不同时间节点上的实际速度设定值，斜坡函数发生器的特性主要由加速度确定。本发明具有以下优点和积极效果
(I)机组在加减速过程中，延伸率控制采用速差调节方式，具有响应快的优点，避免了采用张カ调节方式时延伸率闭环控制不容易进入稳态，在加减速时如果张カ辊惯量补偿不准确此问题更为严重。(2)机组在恒速阶段，延伸率控制采用张カ调节方式，具有稳态时张カ波动小，延伸率控制稳态误差更小的优点，避免了采用速差控制时张カ开环造成的张カ波动较大。(3)通过调节前后张カ辊速度(速差调节方式)控制延伸率，张カ辊组之间的实际张カ是为了获得设定的延伸率系统自动形成的数据，也就是说在这种条件下，如果要获得设定的延伸率就需要这么大的张力。在机组进入恒速阶段刚切换到通过调节张カ方式控制延伸率时，将此时的张カ实际值作为延伸率闭环控制PI调节器输出的初始值，使得延伸率闭环控制能更快进入稳态，避免了因张カ初始值和获得设定延伸率所需的张カ值差别较大容易造成延伸率闭环控制震荡。
图I是拉矫装置的示意图。 图2是本发明提出的延伸率控制方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进ー步说明。为了便于理解本发明提出的延伸率控制方法，首先对拉矫装置的构成进行介绍。附图I所示为拉矫装置的示意图，图I中箭头方向为带钢运行方向。拉矫机本体I包括弯曲辊、防横弯辊、防纵弯辊等；入口张カ辊组1#辊21和入口张カ辊组2#辊22共同组成入ロ张カ辊组，入ロ张カ辊组2#辊22为主辊；出ロ张カ辊组1#辊31和出口张カ辊组2#辊32共同组成出口 张カ辊组，出口张カ辊组1#辊31为主辊为入口张カ辊入口处的张力，T3为出口张カ辊出口处的张力，Γ2为拉矫机入ロ处的张力。接下来对拉矫装置处的张カ进行介绍。入口张カ辊组前的张カ主要来自开卷机，出口张カ辊组后的张カ主要来自卷取机，可以认力〒I的大小等于开卷机张カ的绝对值，T3的大小等于卷取机张カ的绝对值。在生产过程中开卷机和卷取机采用恒张カ控制，因而也可以近似认为Tl、T3恒定。开卷机提供的张カ和机组运行方向相反，卷取机提供的张カ和机组方向同向。在拉矫机处为了获得较大的张力，入口张カ辊组提供和机组运行方向相反的张カ，即
Γ2 = Π + ΓΩ ,Tra为入口张カ辊组所提供张カ的绝对值。出口张カ辊组提供和机组运行方
向相同的张力，在出口张カ辊出口处将张カ值减小为 。在机组进入恒速阶段，通过调节
L控制延伸率。延伸率设定值が大于延伸率实际值k ,应减小^ 小于。，应增大
Tex。通过出口张カ辊组1#辊31和入口张カ辊组2#辊22的编码器的读数进行计算，得到
延伸率的实际值。附图2是本发明提出的延伸率控制方法的流程示意图，下面结合附图2进ー步描述本发明的技术方案。机组开始运行后，判断实际加速度是否为0，如果不为0，则采用速差调节方式控制延伸率。具体是将机组的速度斜坡设定匕作为出口张カ辊组的设定速度匕，入口张カ
辊组的设定速度Prai = UI+ , 一为延伸率设定值。出口张カ辊组始终采用速度控制
模式，各辊之间的负荷平衡采用主从控制，即将出口张カ辊组1#辊31变频器中速度调节器(输入量为设定速度和实际速度偏差的PI控制器)输出的积分分量(百分比)作为出口张カ辊组2#辊32速度调节器输出的积分分量的给定。采用速差调节方式时，入口张カ辊组也采用速度控制模式，各辊之间负荷平衡的做法和出口张カ辊组相同，即将入口张カ辊组2#辊22变频器中速度调节器输出的积分分量作为入ロ张カ辊组1#辊21速度调节器输出的积分分量的给定。如果加速度为0，Fsm也为0，则不投入延伸率控制，机组在静止状态。如果加速度为0，F-不为0，机组进入恒速运行。刚进入恒速阶段吋，张カ辊的速度和转矩的波动都较大。等待一定时间后(ls_3s)，记录下当时入口张カ辊组所提供张カTm的实际值,同时延伸率控制转换为张カ调节方式。为了使记录下来的ん作为
张カ初始值，将设定为延伸率闭环控制PI调节器输出积分分量的初始值，之后投入PI调节器根据延伸率设定值Sset和延伸率实际值M的差值调节'な的设定值'な。为了得到更加可靠的，机组进入恒速阶段等待一定时间后(ls-3s)，PLC可以再经过几个扫描周期后切换到张カ调节方式，将这几个扫描周期里入口张カ辊组所提供张カ实际值的平均值作为。延伸率控制PI调节器的P、I參数进行动态调整，S5et和ω偏差的绝对值‘较大
时，采用较大的P值，较小的I值；当^较小时，采用较小的P值，较大的I值；当·^很小时(比如小于O. 015)，将调节器输出积分部分保持，不进行调节。
延伸率控制转换为张カ调节方式后，出口张カ辊组仍然采用速度控制模式，Kx ;入口张カ辊组采用张カ控制模式，各辊之间的负荷平衡是按照各辊功率的比值
分配所出的张力，例如21的功率为3，22的功率为$，22的张カ设定值为,21的张カ设定值为'な如果机组加速度不为0，则又采用速差调节方式控制延伸率。
权利要求
1.ー种重卷拉矫机组延伸率控制方法，其特征在于 对于出口张カ辊组，以出口张カ辊组的速度作为重卷拉矫机组速度基准，始终采用速度控制模式，将重卷拉矫机组的速度斜坡设定值^M作为出口张カ辊组的设定速度『C ; 对于入口张カ辊组，采用如下的方法机组在加减速过程中，入口张カ辊组采用速度控制模式，采用速差调节方式从而实现延伸率控制，具体是根据重卷拉矫机组速度斜坡设定值匕》,和延伸率设定值得到入口张カ辊组的设定速度; 机组进入恒速阶段后，入口张カ辊组采用张カ控制模式，采用张カ调节方式实现延伸率控制，具体是延伸率控制采用PI调节器，调节器的输入为延伸率设定值ら 和延伸率实际值Q的差值，调节器的输出为张カ设定值；延伸率控制刚从速差调节方式切换到张力调节方式吋，将此时通过反馈得到的张カ实际值作为张カ设定值初始值。
2.根据权利要求I所述重卷拉矫机组延伸率控制方法，其特征在于所述重卷拉矫机组延伸率控制方法是利用可编程逻辑控制器控制出口张カ辊组和入口张カ辊组的变频器而实现的。
3.根据权利要求I所述重卷拉矫机组延伸率控制方法，其特征在于所述机组进入恒速阶段后，PI调节器的P、I參数进行动态调整。
全文摘要
一种重卷拉矫机组延伸率控制方法，包括对于出口张力辊组，以出口张力辊组的速度作为重卷拉矫机组速度基准，始终采用速度控制模式，将重卷拉矫机组的速度斜坡设定值作为出口张力辊组的设定速度；机组在加减速过程中，入口张力辊组采用速度控制模式，采用速差调节方式从而实现延伸率控制；机组进入恒速阶段后，入口张力辊组采用张力控制模式，采用张力调节方式实现延伸率控制；延伸率控制刚从速差调节方式切换到张力调节方式时，将此时通过反馈得到的张力实际值作为张力设定值初始值。本发明避免了延伸率波动大、不稳定的问题，具有更好的动态和稳态性能。
文档编号B21B37/56GK102641901SQ20121012752
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者卢家斌, 张维, 李传涛, 李四川, 李海东, 王胜勇, 赵德力 申请人:中冶南方(武汉)自动化有限公司