[发明专利]一种伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法及装置

权利要求书

1.一种伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)伺服电机以较小的恒定转速转动，结晶器以较低频率振动并稳定运行，高性能可编程控制器通过位移传感器采集的结晶器振动位移值自动确定结晶器振动的中间位置，即自动确定系统的人工零位，之后根据拉坯速度的大小自动调整结晶器非正弦振动的频率、波形偏斜率，切换伺服电机期望转速，驱动结晶器实现非正弦振动；

(2)高性能可编程控制器通过采集位移传感器检测的结晶器振动位移值，判断位移传感器是否发生故障，若未发生故障，结晶器工作于非正弦振动模式，结晶器非正弦振动位移或速度波形随拉坯速度变化而自动调整，在结晶器振动位移过零点处，实现不同振动位移或速度波形之间的实时平稳切换；若发生故障，控制系统在线切换到无位移传感器的容错控制模式，由非正弦振动自动切换到正弦振动，并且当拉坯速度发生变化时，自动调整正弦振动的频率以及伺服电机转速，实现结晶器不同振动位移或速度波形之间的实时平稳切换；

(3)当位移传感器故障消除时，切换到非正弦振动模式。

2.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中自动确定系统的人工零位的方式为：结晶器以较低频率振动，高性能可编程控制器采集位移传感器检测的结晶器振动位移的最大值、最小值，并求其平均值，当实际位移传感器的测量值与平均值之差的绝对值小于某一个阈值ε时，即确定为结晶器振动的人工零位。

3.根据权利要求2所述的一种伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法，其特征在于：阈值ε为0.002mm。

4.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法，其特征在于：步骤(2)中判断位移传感器是否发生故障的方式是：位移传感器检测的结晶器振动位移的测量值远超出工作范围，并且，当拉坯速度发生变化时，经过3s后，结晶器实际振动频率、波形偏斜率仍未发生变化，则可判断位移传感器发生故障。

5.根据权利要求1所述的一种伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法，其特征在于：步骤(3)中位移传感器故障自动消除后，则系统切换至有位移传感器模式，切换伺服电机期望转速，使结晶器工作于非正弦振动模式。

6.一种针对权利要求1～5中任一项所述伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法的装置，其特征在于：包括上位计算机监控系统、高性能可编程控制器、伺服控制器、驱动器、伺服电机、减速器、偏心轴连杆机构、结晶器振动台及其上的结晶器、位移传感器，其中高性能可编程控制器通过伺服控制器和驱动器控制伺服电机按照期望的结晶器非正弦振动对应的转速曲线运行，伺服电机通过减速器、偏心轴连杆机构及结晶器振动台实现结晶器非正弦振动；高性能可编程控制器通过采集拉坯速度以及通过位移传感器采集的结晶器振动位移，判断位移传感器是否正常工作，位移传感器正常工作时，根据拉坯速度的不同，在结晶器振动位移过零点处自动切换结晶器非正弦振动的频率、波形偏斜率，当检测到位移传感器发生故障时，系统自动切换到无位移传感器的容错控制模式，且随拉坯速度的不同，系统也能自动调整结晶器振动的频率；当检测到位移传感器故障消除后，切换到非正弦振动模式。

7.根据权利要求6所述的一种伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法的装置，其特征在于：所述位移传感器采用数字式位移传感器或者模拟量位移传感器，高性能可编程控制器包括电源模块、CPU模块、通信模块、FM458-1功能模块和EXM438-1 I/O扩展模块，各模块间通过背板总线通信；FM458-1功能模块是系统控制的核心部分，用于伺服电机转速给定值的计算、结晶器振动位移波形的切换、结晶器振动位移闭环控制以及系统的容错控制；EXM438-1 I/O扩展模块，主要用于拉坯速度和结晶器振动位移的采集。