[发明专利]一种提高冷轧机直接张力控制精度的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及电气控制领域，特别是涉及一种有效提高冷轧机直接张力控制精度的方法。

背景技术

   在冷轧生产线中，张力控制有着防止带钢跑偏、提高带钢运行速度、减少带钢和设备磨损、提高产品质量和产量的重要作用。而对于冷轧生产线中的冷轧机这样一个多变量、非线性、强耦合的控制对象，张力是其中最重要、最活跃的因素，它通过带钢起着传递能量、传递影响的作用。在轧制过程中，张力的控制精度对带钢的厚度有着至关重要的影响。而且，当冷连轧机处于大张力轧制状态下时，各机架间的带钢张力最大可达10吨以上，过大的张力波动会导致断带或叠轧等事故的发生。因此，从工艺要求上来看，张力是冷轧机控制系统中重要的控制对象。

根据系统中是否使用张力检测元件作为张力反馈，张力控制分为直接张力控制和间接张力控制。如图1所示，直接张力控制需在系统中装设张力检测元件，对被控张力进行闭环控制。该方法的张力控制精度高，理论上可以实现无静态误差；缺点是张力控制精度依赖于张力检测元件的精度，容易受到外界干扰，且增加了工程成本。间接张力控制是通过控制影响张力的物理量来间接地控制张力，是一种开环控制方式，控制精度不如前者，但可提高系统的抗扰动能力。

由于对带钢张力控制精度有着严格的要求，所以在冷轧机的张力作用区域内设置张力计对带钢实际张力进行测量，利用直接张力控制方法对带钢张力进行调节。冷轧机直接张力控制器一般都选用PI调节器，通过优化张力PI调节器的参数或是采用更先进的控制算法（例如模糊PID、自适应控制等），可以提高系统对张力的动态调节能力，这也是最常见的提高冷轧机直接张力控制性能的方法。

一套完整的张力计由两个压头和一个处理单元（包括控制单元、隔离放大器和接线端子箱等）组成，压头一般安装在测张辊的轴承座和机械框架之间。当带钢以一定的包角通过测张辊时，由于带钢的张力作用两个压头分别会产生一个压力信号，该压力信号送到处理单元处理后转换为带钢的张力，然后发送给自动化系统用于带钢张力的闭环控制。

如图2所示，压头是一个焊接钢装置，一般有两种类型的压头：水平类型和垂直类型。当带钢以一定包角通过测张辊时，带钢的张力T将产生两个分量，一个是垂直方向的分量Fv，另一个是水平方向的分量Fh。如果我们选用水平类型的压头，则可以测出FH；如果我们选用垂直类型的压头，则我们可以测出FV。另外，测张辊和带钢的包角可以获得，从而我们可以计算出带钢的张力。计算公式如下：

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其中：FH为水平方向合力；Fh为水平方向张力合力；FV为垂直方向合力；Fv为垂直方向张力合力；α、β为测张辊与带钢的包角；Tare为测张辊与轴承的自重。

由于冷轧机直接张力闭环控制中的张力反馈信号来自于张力检测仪，张力检测仪精度的高低以及现场复杂生产状况对张力检测信号的干扰（例如温度、机械应力等造成的零点漂移，机械振动造成的张力测量信号周期性的波动等）都会导致实际张力检测信号的偏差，所以仅通过改善张力调节器的性能远不能达到提高冷轧机直接张力控制精度的目的。

 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种冷轧生产线中提高冷轧机直接张力控制精度的方法，即通过抑制张力检测的热零点漂移、通过对张力检测信号进行滤波处理、通过对张力检测信号进行角度补偿，通过对张力检测信号进行平滑和平均化处理，提高张力检测信号的精度，进而达到提高冷轧机直接张力控制精度的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高冷轧机直接张力控制精度的方法，包括以下步骤：

1）在热负荷试车时，测量记录张力检测仪各温度点的压力零点值，绘制温度和压力零点值间的对应关系曲线；在正常生产时，读取实际温度，通过温度和压力零点的关系曲线，获得该温度下的压力零点值，对压力零点值进行修正；从而对温度造成的压力计零点漂移进行抑制；

2）对张力检测信号进行滤波处理的步骤：

利用带阻滤波器，对张力检测信号进行滤波处理，消除冷轧机的工作辊在工作过程中给张力检测造成的周期性的干扰；

3）对张力检测信号的平滑处理的步骤：

利用一阶延迟单元对张力检测信号进行处理，用于消除毛刺干扰，平滑张力曲线；

4）对张力检测信号的平均化处理的步骤：

对张力检测信号进行平均化处理，并剔除其中的异常值，得到有效的张力采样平均值，以及更平滑的张力检测曲线。

按上述方案，该方法还包括对张力检测信号进行包角补偿的步骤：