[发明专利]一种基于轧机扭振测试分析的板带恒张力活套控制方法

权利要求书

1.一种基于轧机扭振测试分析的板带恒张力活套控制方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、动态采集轧机扭振信息，并提取动态扭振应变数据特征，获得动态参数，将应变片贴在轧机主轴上，根据应变片测量信息实时得到多模态动态应变量，并通过快速傅里叶变换方法提取应变片测得的动态应变量中成分组成ε_d，表示为其中，n为自然数取值，i＝1,2,......n，t表示时间，t₀表示初始时间，A_i为分解后第i模态应变幅值，f_i为第i模态频率，ε₀为设定的ε_d的初始值；

S2、根据轧制工艺参数设定扭振传动系统状态评价参量α，判断动态扭振应变幅值比A与α的关系，若则进入步骤S3，如A＜α，则返回步骤S1，继续提取动态扭振应变数据特征，直至动态扭振应变幅值比A大于α，进入步骤S3；

S3、计算由轧机扭振造成的板带出口速度，并输入到现有的活套控制系统中：

轧机扭转振动造成的轧机工作辊转速表示为：

其中，R为轧机工作辊半径；ω₀表示工作辊初始转速，t表示时间；

表示动态扭转角对时间的一阶导数，

θ_d表示为：

其中，传动系统输入驱动转矩M_in由现有的活套控制系统获得，l为接轴长度，G为剪切弹性系数，I_p为接轴沿传动系统轴向的转动惯量；非稳态轧制状态下，动态摩擦力矩M_out受轧辊转速影响，根据测试数据将动态摩擦力矩M_out表示为：

假设轧制过程前滑系数值S_h保持不变，则由轧机扭振造成的板带出口速度为：

S4、根据设定的板带生产参数，得到前馈动态调整参数，输入活套控制系统中对轧机进行动态调整控制，其具体包括以下子步骤：

S41、建立活套角度与机架之间板带拉长长度的函数关系，即当活套角与水平方向夹角为时板带在机架之间的板带拉长长度为：

其中，L表示机架间距离，l₁,l₂,l₃分别表示为活套安装位置距板带中心位置的长度、工作辊垂直轴线距离活套安装位置水平距离以及活套臂长，r表示活套辊半径；为了保证轧机扭转振动状态下的张力稳定，必须保证轧制状态下机架间板带单位时间出口速度与拉长量比值恒定，扭转系统不发生扭振时活套角表示活套初始设定角；

S42、基于测试参数分析，建立了考虑传动系统扭转振动的机架间板带拉长长度l_sd1表示为：

其中，l_s0表示稳态轧制时机架间板带长度，l_sd1表示传动系统扭转振动的机架间板带拉长长度；

S43、根据调整机架间板带拉长长度与活套角关系公式，逆向求解轧机活套角，以分解得到的第i阶模态扭振为例，根据活套角调整关系，求得第i阶模态前馈动态调整参数并将第i阶模态前馈动态调整参数输入现有的活套控制系统中；

S5、基于实时测试动态调整张力偏差，完成恒张力反馈控制，具体过程为：

S51、实时测试张力值T，获得张力偏差值ΔT为：

ΔT＝T-T₀

其中，T₀表示设定张力值；

S52、将张力偏差值ΔT与张力偏差阈值β进行比较，当ΔT大于β时，对活套进行反馈控制调整，此时机架间板带拉伸量为：

l_sd2(t)＝(T/T₀)*l_sd1；

其中，l_sd1为传动系统扭转振动的机架间板带拉长长度；l_sd2为调整后机架间板带拉伸量；

S53、根据机架间板带拉长长度公式，求解一元方程的解，求得考虑扭振状态下的活套角动态理论调整值，逆向求解轧机活套角得考虑外界扰动后的活套角计算值一元方程为：

S54、将轧机活套角反馈过程动态调整角度实时输入活套角动态反馈控制，实现基于动态测试信号的活套前馈调控，反馈调整角度为：

其中，表示系统中测试的实时活套角，轧机活套角反馈过程动态调整角度实现在轧制过程中恒张力反馈调控。

2.根据权利要求1所述的基于轧机扭振测试分析的板带恒张力活套控制方法，其特征在于：步骤S43的具体求解过程如下：

S431、求解一元方程的解，求得考虑扭振状态下的活套角理论最大值一元方程为：

S432、考虑轧机扭振状态的前馈动态调整角度为：

S433、根据模态分解，第i阶模态前馈控制方程表示为基于动态调整角的一次时间函数：

其中，τ_i表示第i阶模态延时常数；

S434、测试获得轧制系统传动接轴振动，对活套角前馈动态调整参数转换成实时动态调整的控制参数输入到活套控制系统，实时动态调整的控制参数表示为各振动的时间函数方程，具体公式如下：