[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

说明书

本发明公开了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，属于连续铸造领域。该方法通过位移传感器检测的结晶器的振动位移，在结晶器振动位移过零点处，切换伺服电机转速，实现不同结晶器振动波形之间的平稳切换，结晶器非正弦振动波形随拉坯速度变化而自动调整；自动诊断位移传感器故障，当位移传感器故障时，迅速切换到无位移传感器的容错控制模式，通过自动调整伺服电机转速，实现振动波形实时平稳切换；位移传感器故障消除后，可切换到非正弦振动模式。实现该方法的装置由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、位移传感器组成。

技术领域

本发明属于连续铸造领域，具体涉及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。

背景技术

连铸结晶器是连铸生产中的关键设备，连铸结晶器非正弦振动对改善铸坯质量、提高拉坯速度具有重要作用，已被公认为发展高效连铸的关键技术之一。在工业中应用的连铸结晶器非正弦振动装置主要分为液压驱动、机械驱动、伺服电动缸驱动三种方式。国内外普遍采用的连铸结晶器非正弦振动发生装置是由电液伺服系统驱动，其可以通过在线调整振动波形的频率、振幅和偏斜率等参数实现波形切换，但是存在伺服油缸漏油、零飘等缺点，并且系统复杂、投资大、维护困难。国内还开发了几种机械驱动的非正弦振动装置，如非圆齿轮(椭圆齿轮)驱动的结晶器非正弦振动发生装置、双偏心轴迭加非正弦振动发生装置等，这类装置传动系统复杂，结晶器振动的精度较低，不能实现结晶器振动位移或速度波形的切换。另外，还有伺服电动缸驱动的非正弦振动装置，其利用伺服电机正转、停车、反转、变角速度转动，实现结晶器的非正弦振动，然而伺服电机频繁的正反转会对结晶器振动的位移、速度等的跟踪精度和响应速度产生不良影响，四个伺服缸的同步运动也难以达到较高的控制精度，进而难以实现非正弦振动位移或速度波形的快速、平稳、精确地切换。

伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动发生装置克服了上述驱动装置的不足，其通过控制伺服电机单方向、变角速度连续转动，并经过减速器、偏心轴连杆机构以及结晶器振动台，实现结晶器非正弦振动，具有控制精度高，系统简化、结构紧凑，承载能力大，节能环保等优点。在结晶器位移过零点处切换伺服电机期望转速，能实现随拉坯速度变化而产生的不同振动频率、波形偏斜率的结晶器非正弦振动位移或速度波形的快速、平稳、精确地切换。

但是，位移传感器在工业现场工作在高温、潮湿、高粉尘恶劣环境下，可能会发生故障，而结晶器非正弦振动位移、速度不同波形之间平稳切换需要通过位移传感器采集的结晶器振动位移测量值以确定结晶器位移过零点的时刻，因此，位移传感器故障会造成结晶器非正弦振动位移或速度波形不能实时、平稳地切换，且不能随着拉坯速度的变化自动调整结晶器振动波形的振动频率，因此，这不仅会影响铸坯质量，而且可能造成生产异常、甚至发生漏钢等生产事故。但是，目前还没有控制方法及装置能够解决上述问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种实现结晶器非正弦振动位移或速度波形快速平稳切换，并且在位移传感器发生故障时也能正常工作的伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动的容错控制方法和装置。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

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，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；