[发明专利]一种板带处理线张紧辊控制装置及张力控制的方法

权利要求书

1.一种板带处理线上张紧辊张力控制装置，包括张紧辊组（20）、辅辊变频器（15）和主辊变频器（16）；所述的张紧辊组（20）包括辅辊和主辊；所述的辅辊与辅辊电机相连，主辊与主辊电机相连，其特征在于，还包括辅辊速度编码器（3）、主辊速度编码器（6）和负荷分配器（7），所述的辅辊速度编码器（3）与辅辊电机相连；所述的辅辊变频器（15）与辅辊电机和辅辊速度编码器（3）相连；所述的主辊速度编码器（6）与主辊电机相连；所述的主辊变频器（16）与主辊电机和主辊速度编码器（6）相连；所述的负荷分配器（7）的两端分别与辅辊变频器（15）和主辊变频器（16）相连；

所述的辅辊变频器（15）包括辅辊转速控制单元（1）和辅辊转矩控制单元（2）；所述的辅辊转矩控制单元（2）包括辅辊矢量运算单元（11）和辅辊PWM逆变单元（12）；所述的主辊变频器（16）包括主辊转速控制单元（4）和主辊转矩控制单元（5），所述的主辊转矩控制单元（5）包括主辊矢量运算单元（13）和主辊PWM逆变单元（14）。

2.根据权利要求1所述的一种板带处理线上张紧辊张力控制装置，其特征在于，还包括张力调节器（9）、前馈补偿单元（10）和张力计，所述的张力计位于张紧辊组（20）上；所述的张力调节器（9）分别与辅辊变频器（15）和主辊变频器（16）相连；所述的前馈补偿单元（10）与辅辊变频器（15）相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种板带处理线上张紧辊张力控制装置，其特征在于，所述的负荷分配器（7）与辅辊变频器（15）的连接为连接在辅辊变频器（15）的辅辊转速控制单元（1）和辅辊转矩控制单元（2）之间的连接线上；所述的负荷分配器（7）与主辊变频器（16）的连接是连接在主辊变频器（16）的主辊转速控制单元（4）和主辊转矩控制单元（5）之间的连接线上。

4.根据权利要求2所述的一种板带处理线上张紧辊张力控制装置，其特征在于，所述的前馈补偿单元（10）连接在辅辊变频器（15）的辅辊转速控制单元（1）和辅辊转矩控制单元（2）之间的连接线上；所述的张力调节器（9）的一端同时与辅辊转速控制单元（1）和主辊转速控制单元（4）相连。

5.根据权利要求2或4所述的一种板带处理线上张紧辊张力控制装置，其特征在于，所述张力调节器（9）采用模糊神经网络自适应PID 控制器。

6.一种板带处理线上张紧辊张力控制的方法，包含如下步骤：

A）张紧辊主从负荷分配：选取张紧辊控制系统中控制主辊和辅辊的两台变频电机，一台变频电机为主传动，控制主辊，定义为主辊电机，主辊电机使用速度转矩双闭环控制，通过矢量变频器，使整个张紧辊控制系统有一个速度的基准点，主辊电机的变频器设置为速度控制模式；另一台电机为从传动，控制辅辊，定义为辅辊电机，辅辊电机的变频器设置为转矩控制模式，并通过速度控制单元输入附加速度设定值Δn，速度控制单元饱和时，系统转为转矩控制闭环模式，辅辊转矩输出随主辊转矩输出而变化；主辊电机的变频器和辅辊电机的变频器负荷分配通过负荷分配器控制，利用PLC作为负荷分配器，在PLC上扩展A/D模块，采集电机电流，经过PLC运算，完成负荷分配功能；当电气同步时，两者都处于速度控制状态，采用接受统一的速度设定值，主辊电机和辅辊电机分别具有各自独立的脉冲速度编码器，检测各自的速度实际值，并作用到自身的速度调节器上；

B）张紧辊张力复合控制：上述步骤A）所述负荷分配主从控制的基础上，还包括一个张力调节器，即增加一个张力直接控制环节，形成一个张力闭环、速度闭环和转矩闭环的三闭环控制系统，执行机构为辅辊电机，按照实际张力与设定值之间的偏差来直接调节张力的大小，通过间接地改变张力执行部件的电流和磁场的电气参数来动态补偿现场的干扰量；张力给定值乘以辊径实际值作为转矩设定值作用于张紧辊控制系统，电动机电流随着卷径的增加而线性增加，张力保持恒定，速度调节器通过输入一个饱和设定值而保持在限幅状态；

C）动态补偿：张紧辊的动态补偿力矩包括：转动惯量补偿力矩、摩擦损耗补偿力矩和带钢在辊子上的弯曲损耗补偿力矩，在PLC中计算出张紧辊加减速时所需的动态力矩和因摩擦损耗的静态力矩，作为转矩设定值的一部分输入到变频器中。

7. 根据权利要求6所述的一种板带处理线上张紧辊张力控制的方法，其特征在于，所述的步骤A）中主辊和辅辊的转矩调节采用PI调节器。