[发明专利]分离四辊轧机中上、下支承辊偏心信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种板带材轧制生产中，针对四辊轧机提出了一种有效地分离上、下支承辊偏心信号的方法，用程序模型分析并建立轧辊偏心模型，从而抑制轧辊偏心通过轧机机架对轧件的所造成的影响，减弱支承辊影响轧件出口厚度，为轧辊偏心的高精度的诊断和控制提供技术支持。

背景技术

在板带材生产中，其成品的厚度信号中一般会存在一些周期性的厚度波动信号。这种厚度波动的原因是多方面的，主要包括轧辊偏心因素（材质不均、形状分布不均匀、机械装配不对中、受力不均匀等等）、水印因素（加热炉内等间距导轨在钢坯表面造成的低温段）、轧辊的热膨胀、轧辊的磨损等等。目前，轧辊偏心因素已经成为制约获得高精度板材的主要障碍。

轧辊偏心由于它导致轧件厚度周期性变化，而且该周期性变化的信号与其它一些非周期性的、随机性的厚度变化信号（如头尾温差所造成的头尾厚差信号、轧辊转速变化使油膜轴承的油膜厚度发生变化而形成的厚差信号、活套张力的突变而造成的台阶性厚差信号等等）混合在一起，所以很难用传统的方法进行分析，因此成为厚度控制领域的一大难题。这样研究轧辊偏心的控制算法和轧辊偏心的计算机控制系统成为迫切地需要。

在实际轧钢生产中，支承辊的轧辊偏心同工作辊的轧辊偏心问题相比，其对空载辊缝和出口厚度的影响要更为显著得多，进而影响板形的平直度，因此实际轧辊偏心问题主要来源于支承辊偏心的影响。对于实际生产中的四辊轧机而言，由于上、下支承辊轧辊偏心信号频率较为接近，属于频率相近的信号的提取与分离问题，若采用传统的正弦信号谐波频谱估计方法-----快速傅里叶变换方法，分析和提取频率相近的信号却存在很大误差。

发明内容

发明目的：本发明提供一种分离四辊轧机中上、下支承辊偏心信号的方法，其目的是解决以往的方法分析和提取频率相近的信号时存在很大误差的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种分离四辊轧机中上、下支承辊偏心信号的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：

a、首先利用数据采集系统检测并采集轧机的轧制力信号；

b、将采集的轧制力信号先后经过伪点剔除处理、信号抗混低通滤波处理、平滑趋势处理和周期加权平均处理；

 c然后对采集轧制力偏差信号进行频谱分析，确定是由几个主要的正弦波组成，将采集的信号进行快速傅里叶变换，可得各频率下的幅频图和相频图，然后根据实际计算的上支承辊的频率、下支承辊频率以及频谱分析各主要正弦波的频率，通过对比分析，当主要正弦波的频率与上、下支承辊频率较为接近时， 说明该架四辊轧机存在较为显著的轧辊偏心，这样用正弦函数把支承辊偏心信号所造成周期波动的信号重构出来；当主要正弦波的频率与上、下支承辊频率相差较大时，可从水印、轧辊转速变化使油膜轴承的油膜厚度发生变化而形成的周期波动信号、头尾温差所造成的头尾波动信号及活套张力的突变而造成的台阶性波动信号加以分析；

d当主要正弦波的频率与上、下支承辊频率较为接近时， 说明该架四辊轧机存在较为显著的轧辊偏心，然后采用最小二乘法提取的上、下支承辊信号频率所对应的幅值与相角，这样可以确定了上、下支承辊的偏心信号的数学模型；

e根据最小二乘法确定上、下轧辊偏心信号的数学模型，确定轧辊偏心的补偿模型，然后送入厚控AGC模型中，从而计算压下补偿系数，从而抑制轧辊偏心通过轧机机架对轧件的影响，减弱支承辊对轧件出口厚度的影响。

所述最小二乘法的具体过程如下：

假设偏心信号有如下形式：

                         （1）

假设上式中的L和k都等于1，偏心信号便可取作如下的形式：          （2）

设，  ，  ，  ，  ，

待估计的参数成为x₁，x₂，x₃，x₄，各次的观测值为b_i（i=1，2…m），可得出Ax=b的线性方程组：

      =         （3）

因m远远大于4，可以用最小二乘法来估计上式中的x值，它就是通过使

              (m>4)    （4）

达到最小值时所获得的最小二乘法估计，然后进一步得到A₁，A₂，φ₁，φ₂估计值：

           （5）