[发明专利]张减机壁厚前馈结合反馈控制方法

权利要求书

1.一种张减机壁厚前馈结合反馈控制方法，其包含以下步骤：

步骤1、读取待轧钢管的相关标准工艺参数数据，由张减轧制表中读出待轧钢管的相关标准工艺参数数据，标准管坯重量B_d、标准连轧管长度L_d、标准连轧管外径D₀^d、标准连轧管壁厚S₀^d、标准成品管外径D_N^d、标准成品管壁厚S_N^d、张减机入口机架工作直径φ₀^d、张减机出口机架工作直径φ_N^d、张减机入口机架速度v₀^d、标准张减机出口机架速度v_N^d、作用机架为m架时 v N d = v m d ; ]]>

步骤2、读取在线测得钢管的相关实际工艺参数数据，在线实际测得管坯重量B、连轧管长度L、在线测厚仪测量的壁厚实测值S_N^k，各机架电机电流实测值和钢管头尾到达各机架的时间，各机架的入口机架速度v₀^k、出口机架速度v_N^k；

并设置实际的连轧管外径D₀^k与理想连轧管外径D₀^d一致，即 D 0 d = D 0 k ; ]]>

步骤3、根据公式： S 0 k = D d - D d 2 - 4 C 2 , ]]>计算当前连轧管实际壁厚S₀^k，其中： D d = D 0 d = D 0 k , ]]> C = ( D 0 d - S 0 d ) S 0 d L d B LB d ; ]]>

步骤4、由体积不变规律，在稳定轧制状态下，对于理想数值和实际测得的数值有：

( D 0 d - S 0 d ) S 0 d φ 0 d v 0 d = ( D N d - S N d ) S N d φ N d v N d - - - ( 1 ) ]]>

( D 0 k - S 0 k ) S 0 k φ 0 k v 0 k = ( D N k - S N k ) S N k φ N k v N k - - - ( 2 ) ]]>

( D 0 k + 1 - S 0 k + 1 ) S 0 k + 1 φ 0 k + 1 v 0 k + 1 = ( D N k + 1 - S N k + 1 ) S N k + 1 φ N k + 1 v N k + 1 - - - ( 3 ) ]]>

转速调整后，轧辊工作直径的变化不大，可得到：

φ 0 d ≈ φ 0 k ≈ φ 0 k + 1 - - - ( 4 ) ]]>

φ N d ≈ φ N k ≈ φ N k + 1 - - - ( 5 ) ]]>

钢管的外径由轧机轧辊的孔型决定，可得到：

D 0 d ≈ D 0 k ≈ D 0 k + 1 - - - ( 6 ) ]]>

D N d ≈ D N k ≈ D N k + 1 - - - ( 7 ) ]]>

根据公式(1)、(2)、(3)结合(4)、(5)、(6)、(7)，以及保证成品钢管的壁厚S_N^k+1与目标壁厚S_N^d一致，即 S N k + 1 = S N d , ]]>得到前馈结合反馈壁厚自适应控制的入口机架轧辊转速：

v 0 k + 1 = ( D 0 d - S 0 k ) S 0 k ( D 0 d - S 0 k + 1 ) S 0 k + 1 ( D N d - S N d ) S N d ( D N d - S N k ) S N k v 0 k - - - ( 8 ) ]]>

在壁厚前馈结合反馈自适应控制时，为了保证生产节奏，保持出口轧辊的转速不变，即 v N d = v N k ; ]]>另外，后面的精整机架主要参与钢管的整形，可保持它们的轧辊转速不变，而仅让张力升起机架和工作机架参与调速；假如让m-1个机架参与调速，即第m个机架的转速固定， v m k = v m d ; ]]>按照线性扩展形式可以得到各参与调速的机架轧辊速度：

v i k + 1 = v i k + ( v m d - v i d ) ( v m d - v 0 d ) ( ( D 0 d - S 0 k ) S 0 k ( D 0 d - S 0 k + 1 ) S 0 k + 1 ( D N d - S N d ) S N d ( D N d - S N k ) S N k - 1 ) v 0 k - - - ( 9 ) ]]>

式中，v_i^k+1表示作用于下一根钢管的第i架机架的轧辊速度，i＝1，2...m-1，

v_i^d、v_m^d、v₀^d、D₀^d、D_N^d、S_N^d都是轧制表初始设定的值，

S₀^k、S₀^k+1表示当前根连轧壁厚和下一根要轧制钢管的连轧壁厚，

S_N^k根据张减机后测厚仪实际测出来的当前根钢管的成品管壁厚，

v_i^k、v₀^ky表示当前轧制时用的张减机第i架和入口机架的轧辊速度；

步骤5，在上位机上对张减机的算法进行运算和控制，上位机将信号传递给PLC，由PLC按设定的参数控制电机和轧辊转速；

步骤6，张减机按照设定的轧辊转速进行轧制，上位机中的实绩收集模块实时收集钢管轧制的轧辊转速的实际值v₀^k、v_i^k等参数并记录下来。