[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

说明书

技术领域

“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”属于提高轧机轧制性能的辅助性控制补偿方法。研究并提出该方法的目的，是为减轻由于轧机自身的偏心特性对轧件质量造成的不良影响。

研究“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”的基本结构框架如下所述，为了得到实施对轧机进行偏心补偿所需要的轧机机架基本偏心特性的数据信息，本方法依据偏心扰动来源的不同，用上、下支撑辊的偏心等效辊模式对轧机的偏心特性曲线进行分解，即将轧机的偏心特性按照上、下支撑辊的辊等效偏心空间进行分解。等效辊偏心特征信息分解、提取、合成以及补偿实施的主要步骤包括：

(一)根据上、下支撑辊相对独立的转动状态差异，采用由支撑辊实时转动确定的精确时间窗口方法，截取相应支撑辊的偏心等效辊所特有的偏心特征曲线之描述向量的观测向量；

(二)采用统计分析的方法，估计出该支撑辊的偏心等效辊的偏心特征曲线描述向量的估计向量；

(三)依据实时测试获得的上、下支撑辊转动状态参数，即各支撑辊当前的转动相位和两辊转动的相对相位差，利用两辊各自偏心特征向量数据的时间序列，采用基于模型的预测方法，计算上、下辊各自偏心特性补偿成分中各自的预测值；

(四)依据两个支撑辊的实时转动相位信息，合成用于对轧机偏心特性进行实时直接补偿的数据，从而实现轧机偏心补偿的实用方法。

背景技术

现代轧钢生产中提高板厚精度的技术主要是厚度自动控制(简称AGC)，AGC的控制精度是决定成品质量的主要因素。轧机控制系统一般由两级计算机控制系统组成，其中一级为基础自动化，包括轧机AGC基础自动化系统；二级为过程控制系统，包括轧机AGC过程控制系统。

AGC模型的基本原理是借助于测量轧制力和辊缝，通过模型计算来调整辊缝，保持出口厚度不变。但当存在偏心时，轧制力的波动与厚度的波动是反方向的，AGC无法控制轧辊偏心造成的厚度波动，也就无法消除轧辊偏心的影响，相反会造成错误的调节，使厚度精度更差。

轧辊偏心(主要指支撑辊)是由轧辊本身的椭圆度或辊身和辊径的不同轴误差所产生的。就板带材而言，轧辊偏心不仅对带材厚度均匀产生直接的不良影响，而且会使常规调节器的调节质量恶化，对带材厚度均匀性产生间接的不良影响。随着对带材质量要求的不断提高，由轧辊偏心所带来的不良影响越来越不容忽视，因此，轧辊偏心补偿的开发与应用已势在必行。

发明内容

“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”研究方案的基本出发点如下，通过对轧机轧制运转的工作原理进行详尽分析，以及对大量轧机偏心特性研究文献资料进行总结的基础上，我们得出，在支撑辊无打滑的情况下，有下列命题成立：

(1)在轧制过程中，任一支撑辊因制造形成的形状不均匀导致的偏心影响信号频率，等同于该支撑辊机械旋转的频率；

(2)在轧制过程中，任一支撑辊因安装转轴与支撑辊轴心不重合导致的偏心影响信号的频率，等同于该支撑辊机械旋转的频率；

(3)在轧制过程中，任一支撑辊因轧制中的热膨胀造成的形状不均匀变化导致的偏心影响信号的频率，等同于该支撑辊机械旋转的频率；

(4)在轧制过程中，任一支撑辊因轧制运动机械磨损造成的形状不均匀变化导致的偏心影响信号的频率，等同于该支撑辊机械旋转的频率；

这里的频率是指该信号重复出现的循环周期参数的倒数。

当轧机轧制工作处于稳定状态时，对于任一支撑辊的各种偏心影响因素的稳定状态分析如下：

①支撑辊的几何形状的异常变化是一个极其缓慢的过程，在一定的使用寿命期限内，相应的支撑辊制造形状不均匀导致的偏心量相对保持不变；

②支撑辊的安装转轴的认为基本不变，在一定的使用期限内，相应的支撑辊因安装转轴与支撑辊轴心不重合导致的偏心量相对保持不变；

③支撑辊的温度相对保持不变，相应的支撑辊热膨胀形变导致的偏心量相对保持不变；

④支撑辊的磨损是一个缓慢的过程，在一定的使用周期内，相应的支撑辊磨损导致的偏心量相对保持不变；

在分析上述各种与支撑辊转动状态密切相关的偏心因素时，暂时不考虑支撑辊的轴向形状变化导致的偏心影响效果，支撑辊上同时发生轧制作用效果的任一条柱面线对轧件的偏心扰动量，在一定时间段内能够保持一致性；在支撑辊转动轧制过程中，相应于该状态轧制力中的偏心扰动成分也始终保持对应的一致性。

对支撑辊辊表面柱面上，与由支撑辊转动轴线出发的半平面相交的曲线方程为：

式中：