[发明专利]基于单辊分解法偏心特征提取的轧机支撑辊偏心补偿方法

权利要求书

1.为实时准确地提取描述轧机偏心特性的数据信息，采用对‘一贯做为一个时域中不可分割整体分析对象的轧机偏心扰动效果’进行分解分析的方法，这就是创新性提出的“单辊分解法”，其详细情况说明如下：

“单辊分解法”是在本发明中首次提出的独创性方法，是能够实现在线提取轧机偏心特性的实用新方法，其具有下列的显著创新性：

①实施“单辊分解法”需要的实施装置(详情参考实用新型专利--在线轧机支承辊转动状态联合参数非接触测试分析装置--申请号[2009203019682])简单、易于工程实现，具有极高的实施性能价格比和极佳方便性；

②采用“单辊分解法”提取轧机的偏心特征信息，不需要对实际偏心信号进行任何形式的假定，具有广泛的适用性；

③采用“单辊分解法”能够实时跟踪轧机的实际偏心状态变化情况，根据实际情况进行精确的补偿，极大增强了控制的鲁棒性；

2.基于单辊分解法创新提出了“辊等效偏心”和“偏心等效辊”的概念；建立了轧机偏心等效辊相关的偏心扰动分量与对应支撑辊旋转运动的直接联系的数学表示方法，包括连续状态下的“辊等效偏心特征曲线”表示方法和离散状态下的“辊等效偏心特征向量”表示方法。两种表示方法的自变量选取分别为支撑辊转动的连续相位参数和离散步进相位参数，其等效于支撑辊的表面柱面与垂直于辊转轴的平面相交线圆周的弧度。

3.对于偏心信号的提取分析处理过程，创新性地借助“偏心信号激励源”支撑辊的机械转动状态参数信息，对由原始数据信息采样取得的时变时间序列信号进行‘加矩形时间窗口截断’处理，关键在于始终保持该‘矩形时间窗口’与“偏心信号激励源”支撑辊的转动当前周期时间的一致性。这样处理对与该支撑辊相关的辊等效偏心特征曲线信息不会产生截断性损失，而对其他的非本支撑辊相关的辊等效偏心特征曲线信息的处理效果近似为将其白噪声化。将这种对时间序列信号加窗处理的方法定义为“目标支撑辊转动所过程确定的精确时间窗口信息截取法”。

4.针对等效辊偏心特征提取而创新提出的“精确时间窗口分割法处理分组源于窗口对应循环平稳过程的时间序列信号”的，循环相位相同元素统计处理矩估计算法就是单辊分解法。其详细情况说明如下：

①采用‘目标支撑辊转动所过程确定的精确时间窗口信息截取法’截取获得‘辊等效偏心特征向量’的观测向量序列的多个样本向量后，将多个样本向量中的元素重新分组，方法为选取相位相同的各个元素为元素构成的一个新的观察序列，显然，该新的观察序列的一阶矩估计即为目标辊等效偏心特征向量在该相位点元素值的一个合理估计。

②全部相位点的偏心特征估计值，按照线性步进递增变化的相位排列构成的向量就是‘辊等效偏心特征向量’的一个估计向量。

5.支撑辊相关的偏心补偿分量的预测方法，由当前‘辊等效偏心特征向量’的估计向量包含的时间序列，利用线性预测模型预测出下一个步进相位点偏心特征元素值的预测值；利用该预测值和前一个相邻相位点偏心特征元素值的估计，结合由当前支撑辊转动的角频率和目标控制节拍的时间间隔所决定的相位差值，采用线性插值的方法，计算用于偏心补偿的单辊分解相关分量；按照“弧长相等”的原则，利用各个单辊偏心补偿分量合成用于实际偏心的补偿数据，以该数据对轧机进行偏心补偿。