[发明专利]二方向二速定位控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二方向二速定位控制方法。

背景技术

在冶金工厂中广泛存在有设备的定位控制要求，例如入口钢卷小车的钢卷高度升高至开卷机中心高度的定位控制，侧导板的宽度调整定位控制，矫直机的辊子插入深度的调整定位控制等，上述用来进行定位控制的执行机构为通/断式阀门或正反转不调速的电机，此类设备进行定位控制时有两个相反的方向，例如打开和关闭，且控制过程中有两种固定的速度，故称其为二方向二速通断输出的控制。这里用来进行定位控制的执行机构要求在“打开、关闭”二个方向上分别有“高速、低速”二种由机械设备决定的固定速度输出，同时还要求配有设备实际位置的检测装置。为了在控制时确定设备的“打开、关闭”移动方向，必须对实际位置的检测装置的极性进行定义，其要求如图1所示，即当设备在“打开”方向移动时，检测到的实际位置值要求变大；在“关闭”方向移动时，检测到的实际位置值要求变小。

二方向二速定位控制的原理如图2所示，其控制过程如下：

在图2中，设备现在处于A点，要求设备定位至O点，即实际位置值比目标位置值大，位置偏差值为正，故要求设备在关闭方向动作。具体的控制过程为：设备先在关闭方向以高速移动至B点，然后切断高速命令，改成低速关闭命令，至C点后切断低速关闭命令，使设备在惯性作用下继续移动至D点，最终设备停止移动。最佳的定位控制要求是使D点与O点重合，这时定位偏差为零。

从图2中还可知，该定位控制方法的关键点是4个判断速度切断的距离参数，即切断高速打开值OPNhigh、切断低速打开值OPNlow、切断高速关闭值CLShigh和切断低速关闭值CLSlow。这4个参数的选择正确与否决定了定位控制的精度和定位控制完成所需的时间。如果高速切断值取得过大，则会使设备处于低速行运的时间变长，从而造成定位时间拉长。但如果高速切断值取得过小，则会使设备无低速行运或低速行运时间太短，从而造成定位超过目标位置。另外如果低速切断值取得过大或过小，则会使D点大大偏离O点，造成设备定位控制精度的低下。故定位控制的精度取决于切断低速打开值OPNlow和切断低速关闭值CLSlow这2个控制参数的正确选择，定位控制所需的时间取决于切断高速打开值OPNhigh和切断高速关闭值CLShigh这2个控制参数的正确选择，然而它们却取决于设备的机械常数和控制特性，如磨擦阻力，总的惯量等。

在传统的定位控制系统中，为了获得与设备机械相关的这些参数，在现场调试时要由具有丰富工程经验的技术人员进行调试，通过使用控制参数尝试的办法，经大量试运转，化费大量的时间后，才能摸索到较正确的控制参数，其调试效果好坏取决于调试人员的经验和对被控对象的熟悉程度。另外，由于没有自适应控制功能，当设备参数发生变化时，如磨擦阻力或惯量变化时，也不能跟着调整控制参数，不能使系统一直处于最佳控制状态。此外，当机械中存在间隙时，由于不具备消除机械间隙的功能，导致定位控制精度较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种二方向二速定位控制方法，它能通过设备实际运行，自动识别定位控制系统的四个控制参数，提高控制精度。另外，它还能根据实际设备工作状态，对这4个参数进行自适应控制，还能消除机械间隙和防止输出在快速和慢速之间以及慢速和停止之间频繁切换，从而达到最佳位置控制精度和最短定位时间的目的。

为解决上述技术问题，该方法通过以下步骤自动识别4个判断速度切换和方向的参数值。为了在参数识别过程中让设备移动，先人工指定设备能够移动的任意一个足够大的区域范围，即指定1个打开位置OPNpos和1个关闭位置CLSpos，在参数识别过程中设备在此2个位置之间移动，另有由工艺确定的定位精度值DS_OK，具体步骤如下：

步骤1：设备从现在位置移动至参数测量时指定的打开位置OPNpos，即把设备移动至参数测量的初始位置；

步骤2：设备从现在位置开始关闭，并只以高速关闭移向指定的关闭位置CLSpos，当离目标位置的剩余距离小于定位精度值DS_OK时，便切断高速输出，并且同时开始测量设备在惯性作用下至停止时的移动距离，此移动距离值的1.2倍即为测量到的高速关闭切断值CLShigh供以后控制时使用；

步骤3：设备从现在位置开始打开，并只以高速打开移向指定的打开位置OPNpos，当离目标位置的剩余距离小于定位精度值DS_OK时便切断高速输出，并且同时开始测量设备在惯性作用下至停止时的移动距离，此移动距离值的1.2倍即为测量到的高速打开切断值OPNhigh供以后控制时使用；