[發明專利]一種基于軋機扭振測試分析的板帶恒張力活套控制方法

有效

• 申請號: 202010936905.5
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112207136B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 彭艷;崔金星;孫建亮;邢建康;胡大坤
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21B37/50
• 分類號: B21B37/50
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

1.一種基于軋機扭振測試分析的板帶恒張力活套控制方法，其特征在于：其包括以下步驟：

S1、動態采集軋機扭振信息，并提取動態扭振應變數據特征，獲得動態參數，將應變片貼在軋機主軸上，根據應變片測量信息實時得到多模態動態應變量，并通過快速傅里葉變換方法提取應變片測得的動態應變量中成分組成ε_d，表示為其中，n為自然數取值，i＝1,2,......n，t表示時間，t₀表示初始時間，A_i為分解后第i模態應變幅值，f_i為第i模態頻率，ε₀為設定的ε_d的初始值；

S2、根據軋制工藝參數設定扭振傳動系統狀態評價參量α，判斷動態扭振應變幅值比A與α的關系，若則進入步驟S3，如A＜α，則返回步驟S1，繼續提取動態扭振應變數據特征，直至動態扭振應變幅值比A大于α，進入步驟S3；

S3、計算由軋機扭振造成的板帶出口速度，并輸入到現有的活套控制系統中：

軋機扭轉振動造成的軋機工作輥轉速表示為：

其中，R為軋機工作輥半徑；ω₀表示工作輥初始轉速，t表示時間；

表示動態扭轉角對時間的一階導數，

θ_d表示為：

其中，傳動系統輸入驅動轉矩M_in由現有的活套控制系統獲得，l為接軸長度，G為剪切彈性系數，I_p為接軸沿傳動系統軸向的轉動慣量；非穩態軋制狀態下，動態摩擦力矩M_out受軋輥轉速影響，根據測試數據將動態摩擦力矩M_out表示為：

假設軋制過程前滑系數值S_h保持不變，則由軋機扭振造成的板帶出口速度為：

S4、根據設定的板帶生產參數，得到前饋動態調整參數，輸入活套控制系統中對軋機進行動態調整控制，其具體包括以下子步驟：

S41、建立活套角度與機架之間板帶拉長長度的函數關系，即當活套角與水平方向夾角為時板帶在機架之間的板帶拉長長度為：

其中，L表示機架間距離，l₁,l₂,l₃分別表示為活套安裝位置距板帶中心位置的長度、工作輥垂直軸線距離活套安裝位置水平距離以及活套臂長，r表示活套輥半徑；為了保證軋機扭轉振動狀態下的張力穩定，必須保證軋制狀態下機架間板帶單位時間出口速度與拉長量比值恒定，扭轉系統不發生扭振時活套角表示活套初始設定角；

S42、基于測試參數分析，建立了考慮傳動系統扭轉振動的機架間板帶拉長長度l_sd1表示為：

其中，l_s0表示穩態軋制時機架間板帶長度，l_sd1表示傳動系統扭轉振動的機架間板帶拉長長度；

S43、根據調整機架間板帶拉長長度與活套角關系公式，逆向求解軋機活套角，以分解得到的第i階模態扭振為例，根據活套角調整關系，求得第i階模態前饋動態調整參數并將第i階模態前饋動態調整參數輸入現有的活套控制系統中；

S5、基于實時測試動態調整張力偏差，完成恒張力反饋控制，具體過程為：

S51、實時測試張力值T，獲得張力偏差值ΔT為：

ΔT＝T-T₀

其中，T₀表示設定張力值；

S52、將張力偏差值ΔT與張力偏差閾值β進行比較，當ΔT大于β時，對活套進行反饋控制調整，此時機架間板帶拉伸量為：

l_sd2(t)＝(T/T₀)*l_sd1；

其中，l_sd1為傳動系統扭轉振動的機架間板帶拉長長度；l_sd2為調整后機架間板帶拉伸量；

S53、根據機架間板帶拉長長度公式，求解一元方程的解，求得考慮扭振狀態下的活套角動態理論調整值，逆向求解軋機活套角得考慮外界擾動后的活套角計算值一元方程為：

S54、將軋機活套角反饋過程動態調整角度實時輸入活套角動態反饋控制，實現基于動態測試信號的活套前饋調控，反饋調整角度為：

其中，表示系統中測試的實時活套角，軋機活套角反饋過程動態調整角度實現在軋制過程中恒張力反饋調控。

2.根據權利要求1所述的基于軋機扭振測試分析的板帶恒張力活套控制方法，其特征在于：步驟S43的具體求解過程如下：

S431、求解一元方程的解，求得考慮扭振狀態下的活套角理論最大值一元方程為：

S432、考慮軋機扭振狀態的前饋動態調整角度為：

S433、根據模態分解，第i階模態前饋控制方程表示為基于動態調整角的一次時間函數：

其中，τ_i表示第i階模態延時常數；

S434、測試獲得軋制系統傳動接軸振動，對活套角前饋動態調整參數轉換成實時動態調整的控制參數輸入到活套控制系統，實時動態調整的控制參數表示為各振動的時間函數方程，具體公式如下：