[发明专利]一种确定热连轧起套阶段加速惯性力矩的方法

说明书

本发明提供一种确定热连轧起套阶段加速惯性力矩的方法，属于热连轧自动化控制技术领域。所述方法包括：第一步，获取活套辊和带钢的质量等规格数据；第二步，获取活套角度编码器数据，进行二次微分环节得到活套角加速度；第三步，计算活套辊和带钢的加速惯性力矩；第四步，经限幅保护后补偿到液压伺服阀实际转矩输出。通过本发明提供的方法，实际转矩经过补偿后可以更精确地计算获得实际张力，改善起套超调的情况。

技术领域

本发明涉及热连轧自动化控制技术领域，特别是指一种补偿热连轧起套阶段加速惯性力矩的方法。

背景技术

在带钢热连轧生产过程中，液压活套的控制精度对成品质量起着至关重要的作用。液压活套装置由液压伺服阀控制液压缸推动动力臂带动活套辊，通过抬升带钢来调整两个相邻轧机间带钢套量，调节带钢张力，保证出入口金属秒流量相对平衡。按工作阶段划分，活套的控制分为起套、恒张力轧制、落套三个阶段。尤其在活套起套阶段，带钢刚咬入下游轧机时，下游轧机速度会发生短暂下降，必然会导致与上游机架之间的金属秒流量失衡，起套阶段经常会产生超调，活套辊快速猛烈地冲击带钢，活套实际角度会远超出设定的活套工作角度，带钢张力也会产生较大波动，张力和套量大幅波动如果无法迅速回调至平衡，将会导致带钢头部拉窄、轧破等问题发生。

热连轧活套控制系统一般分为张力闭环控制和高度闭环控制。张力闭环通过调整伺服液压系统来恒定活套张力，高度闭环通过调整上游机架速度来恒定活套套量，二者均需要根据活套模型计算获得设定力矩或角度，再由实际数据反馈进行调整。活套高度的测量可以通过安装在活套支撑臂的光电编码器来获得，而带钢张力的测量则很少会用到直接的张力计，通常采用在液压缸的有杆腔和无杆腔安装压强传感器的方法间接计算出带钢张力和力矩。这时就需要对活套进行精确的受力分析，在起套阶段液压系统提供的总力矩来源于活套辊旋转方向受力，主要包括活套辊与带钢的重力矩、带钢弯曲力矩、张力在旋转方向的分力矩和加速时的惯性力矩。在现有控制技术中一般只考虑重力矩和张力矩，少数会加入带钢弯曲力矩的补偿(如文献《首钢京唐1580热连轧精轧机活套高度及张力控制》)，从而导致液压伺服阀输出所计算出的张力力矩不够精确，在起套阶段出现超调现象。又如专利CN106311753A《热连轧精轧机大惯性活套稳定控制方法》中采用变力矩控制，在起套时活套低角度的情况下固定转矩补偿，在活套高角度时再用动态力矩。上述技术都没有涉及起套阶段加速惯性力矩的实时精确反馈。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的主要目的在于提供一种补偿热连轧起套阶段加速惯性力矩的方法，用于在活套自动控制系统中实时获取加速惯性力矩，更加准确地计算伺服阀的输出的参数。

本发明采用以下技术方案：

一种确定热连轧起套阶段加速惯性力矩的方法，包括以下步骤：

(1)根据设备参数和钢材种类，计算获得机架间带钢的质量；

(2)起套后对角度编码器的活套实际角度进行二次微分过程，计算获得活套角加速度；

(3)根据步骤(1)计算获得的机架间带钢的质量和步骤(2)计算获得的活套角加速度，计算加速惯性力矩；

(4)经限幅保护后，将步骤(3)计算获得的加速惯性力矩补偿到液压伺服阀实际张力矩输出中。

进一步地，步骤(1)中，机架间带钢质量m₂的具体计算方式如下：

m₂＝ρhlw

公式中：ρ为轧制钢材密度，h为带钢厚度，w为带钢宽度，l为机架间带钢的长度；其中，机架间带钢长度l的具体计算方式如下：