[发明专利]棒线材轧机的机电时间常数辨识方法及装置

说明书

本发明公开了一种棒线材轧机的机电时间常数辨识方法及装置，其中，该方法包括：控制棒线材轧机的电机转速线性增加；在电机转速线性增加的过程中，确定电机转矩不发生变化的稳定时间段；在稳定时间段内，检测棒线材轧机在各个时间片内的电机转速和电机转矩；计算各个时间片对应的电机转速平均值和电机转矩平均值；根据各个时间片对应的电机转速平均值，对稳定时间段内棒线材轧机的电机转速数据进行直线拟合，得到一条电机转速拟合直线；获取电机转速拟合直线的斜率，并根据电机转速拟合直线的斜率和电机转矩平均值，确定棒线材轧机的机电时间常数。本发明能够获得棒线材轧机更准确的机电时间常数辨识结果。

技术领域

本发明涉及轧机控制领域，尤其涉及一种棒线材轧机的机电时间常数辨识方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

棒线材热连轧生产线，是指通过物理变形的方式，使得又粗又短的钢坯，经不断受到挤压，形成又细又长的钢材。

在将钢坯送入到棒线材热连轧生产线之前，需要对钢坯进行加热。常温的钢坯，通过步进梁移动到加热炉中，加热炉采用煤气或者天然气燃烧加热钢坯。在加热炉内，通过步进梁不断移动钢坯，能够使得钢坯受热均匀。当钢坯被加热到900～1300℃左右，通过出炉口出炉，送到棒线材热连轧生产线上。由棒线材热连轧生产线将加热到900～1300℃左右的钢坯，通过运输辊道送入多个轧机(通常为10～30个轧机)，各个轧机的转速依次升高，使得钢坯不断产生横向和纵向的形变，每经过一个轧机，钢坯的形状都会变细、变长，从而每经过一个轧机，钢坯的移动速度都要增加，当钢坯被生产线上的所有轧机轧制后，便成为合格的棒线材钢产品。最后将棒线材钢产品送到冷床，在冷床上自然冷却或通过鼓风机强制加速冷却。

图1为现有技术中提供的一种棒线材轧机控制系统示意图，如图1所示，每个轧机由2个轧辊组成，由变频器通过变频电缆与电机连接，电机通过连接轴与减速机连接，减速机通过2个万向轴与每个轧机的2个轧辊连接，由变频器控制轧辊的转速和转矩，实现对钢坯轧制力矩的控制。

图2为现有技术中提供的一种变频器控制棒线材轧机转速和转矩的示意图，如图2所示，变频器向电机发送速度命令V_set和转矩命令T_set，让电机从静止状态(转速为零，即V_set0＝0)缓慢上升到电机的额定转速V_set1＝V_e，电机反馈给变频器的信号为实际速度V_act和实际转矩T_act。其中，V_set和V_act是相对于电机额定转速的百分比，单位为％；T_set和T_act是相对于电机额定转矩的百分比，单位为％。

机电时间常数T_m是指当变频器施加100％电机额定转矩时，电机从静止状态被加速到电机额定转速所需要的时间，定义为机电时间常数T_m。该机电时间常数由电机、轧机机械设备、减速机等的转动惯量，共同来决定。该参数代表了机械设备快速响应的能力，也反应了外部扰动的响应能力。当外部轧制力矩相同时，机电时间常数大的轧机，转速波动较小；而机电时间常数小的轧机，转速波动较大。

当轧机电机驱动外部的减速机、机械设备时，都会引起机电时间常数T_m发生变化。同时，机械设备元件之间会有一些摩擦力矩，包括静摩擦力矩和动摩擦力矩。静摩擦力矩是指电机从静止旋转状态转到旋转状态时，需要克服的外部力矩；该静摩擦力矩加上负载力矩，就是电机刚开始旋转时输出的力矩，也即：电机输出力矩＝静摩擦力矩+负载力矩。动摩擦力矩是指电机保持旋转时，需要克服的外部力矩，也即：电机输出力矩＝动摩擦力矩+负载力矩。通常静摩擦力矩大于动摩擦力矩，且动摩擦力矩不是一个恒定的值，是随着电机转速的变化而发生变化的，电机转速高时，动摩擦力矩大；电机转速低时，动摩擦力矩小。通常，动摩擦力矩和电机转速是成比例变化的。