冷轧机轧辊偏心补偿信号的给定方法分析

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1、(冶金自动化》2004年增刊冷轧机轧辊偏心补偿信号的给定方法分析杨秋霞，，杨景明‘，李曦达“G.燕山大学电气工程学院河北秦皇岛，066004;2.燕山大学)〔摘要」阐述了轧辊偏心补偿的基本原理及常用方法，分析了加人偏心信号以后厚控系统的数学模型。通过仿真，给出了液压AGC系统位置闭环时间常数与偏心补偿量超前相角之间的关系，并对轧制速度变化所引起的超前相角的调整量做出了分析。〔关键词〕冷轧机;轧辊偏心补偿;厚控系统(AGO0引言在板带材轧制过程中，有很多因素会引起轧件的厚度变化，轧辊偏心是其中的主要因素之一。轧辊偏心(主要

2、是支撑辊偏心)不仅对带材厚度均匀性产生直接的影响，而且会使常规调节器的调节质量恶化。随着各行业对板带材质要求的不断提高，轧辊偏心补偿控制已经成为自动控制系统设计的重要课题1偏心补偿的基本原理及常用方法偏心补偿是一种用来克服由支撑辊偏心造成的带材厚度周期性变化的控制策略。在偏心补偿系统中，首先通过上、下两辊的压力信号、速度信号等计算出偏心信号，再利用此信号作为控制信号去控制液压辊缝调节设备，以抵消由于轧辊偏心所造成的辊缝波动，从而提高出口带材的厚度精度[I]。偏心补偿较成功的技术是从轧制力传感器输出信号中提取偏心分量进行补

3、偿，如各种数字滤波器偏心补偿装置以及傅立叶变换补偿装置等。由于轧辊偏心信号为一复杂的高频波，其变化周期与主传动转速成正比，其中起主导作用的基波分量近似为正弦波。且偏心信号混杂在各种扰动和随机噪声之中，不易测量。所以偏心补偿的关键就是设法获取偏心信号或其主要成分(通常是其基波分量)，来进行控制[21。在常规压力AGC系统中，轧辊的偏心会引起带材出口厚度的波动，而补偿厚度波动一般采用动态改变轧制力或改变压下的方法来实现。因为电动压下机构响应慢，很难即时对轧辊进行偏心补偿，因此大部分现代轧机均采用液压压下来进行调节。目前，人们

4、已经提出了多种补偿轧辊偏心对产品厚度影响的方法，这些方法可分为下面三类:(1)预防轧辊偏心控制法。这类方法是在轧制前尽可能创造一些条件以便能减小轧辊偏心对轧件厚度的影响，而在轧制中不采用任何校正措施，如早期的AGC系统采用设置死区的方法避免压下系统受轧辊偏心的高频干扰，但提高厚控精度与抑制轧辊偏心扰动对死区大小的要求是相矛盾的，二者很难兼顾。(2)被动轧辊偏心控制法。这类方法不是试图补偿轧辊偏心对轧件厚度的影响，而是使辊缝控制系统对轧辊偏心引起的厚度干扰反应不敏感，从而不需要按照轧辊偏心函数关系进行校正。(3)主动轧辊偏

5、心控制法。这类方法一般通过轧辊偏心分量检测得出补偿信号，然后送到辊缝控制调节器中以补偿轧辊偏心，轧辊偏心分量是从反映主要轧制参数(如轧制力、辊缝、轧件出口厚度等)的信号中测得。根据检测信号的处理方式，这种方法又可以分为分析法和综合法。在分析法中，轧辊偏心分量是通过应用数学分析法(例如傅立叶分析法)从检测信号中提取出来的。在综合法中，轧辊偏心分量是通过复制轧辊偏心分量得到的，信号复制可采用机械法或电量法，例如德国穆勒一纽曼(Moelleru.Neu-[收稿日期〕2004-02-16;仁修改稿收到日期〕2004-04-07〔

6、作者简介〕杨秋霞(1972-)，女，讲师，硕士，主要从事冶金自动化和神经网络方面的研究工作。197(冶金自动化》2004年增刊mann)公司的纽曼等人提出一种利用随支撑辊同时旋转的凸轮来模拟轧辊偏心的检测装置2引进偏心信号的系统数学模型分析考虑轧辊偏心的影响时，液压位置闭环系统的结构图如图1所示。N(s)圈1考虑偏心后的系统动态结构圈Go(s)一执行机构及被控对象的传递函数;Gn(s)一电液伺服阀及功率放大器的传递函数，汤(s)一位移检测及相应二次仪表的传递函数;G,(s)一控制环节的传递函数;N(s)一偏心扰动信号如果

7、忽略高频小惯性环节，则有_，、Kn(sokS)=一份一;一一万干二一一一一一甲(1)/S".乙ah.，、‘lwh一-WhS一工)矛0、‘，自产氏(s)=K}、了乃、01Gf(s)=Kf、1Tfs+l设控制环节采用PID调节器，则。，、，，/，.1.，(s,ls)=nb)1一T_一1ds)(4)1is/上述式中，K。为液压缸传递系数(1/s);W为液压弹簧和负载弹簧与质量构成的系统固有频率(1/s);8h为阻尼系数;K，为伺服阀放大系数(mm/A);Kf为位移反馈系数(V/mm);Tf为由位移传感器及二次仪表等引入的惯

8、性时间常数(s);Kp,T,几分别为PID调节器的比例系数、积分时间常数和微分时间常数。由于偏心的存在将使系统输出受到影响。因此如果这种偏心量是恒值的，可由控制环节中的积分作用克服，但偏心信号是周期性波动的，所以有效地克服偏心影响的方法是引人偏心信号的补偿控制环节。3偏心补偿信号的给定方法分析由上面分析可知，偏心扰动