Применение системы управления по возмущению для измерения скорости полосы на прокатных станах

Задача измерения скорости движения полосы является весьма важной при исследовании процессов прокатки и создании эффективных систем управления толщиной полосы на прокатных станах. Замеряя скорость полосы на входе и выходе клети стана (см. рис. 102, а), можно, используя уравнение сплошности (V.10), определить величину обжатия металла в клети или, если, например, известна толщина металла на входе в клеть, определить выходную толщину Н2

Поскольку изменения скорости прокатываемой полосы на стане холодной прокатки меняют натяжение между клетями и, следовательно, силу давления на рабочие валки клетей стана, выходная разнотолщинность существенным образом зависит от эффекта скорости. Современные высокоскоростные станы холодной прокатки металла (см. рис, 101) оборудуются устройствами предварительной стыковой сварки рулонов металла, что существенно увеличивает их производительность. При прохождении сварных швов через стан скорость прокатки должна снижаться, и в эти промежутки времени существенная доля выходной разнотолщинности полосы обусловливается изменениями скоростей полосы в различных клетях стана.

Необходимо, измеряя скорость полосы между различными клетями стана, так согласовывать эти изменения, чтобы скомпенсировать влияние эффекта скорости на выходную разнотолщинность прокатываемой полосы [26, 42]. Измерение скорости полосы имеет значение для определения длины прокатанной полосы на выходе стана, что важно в дальнейшем для правильного и безотходного раскроя полосы. Наконец, измерение скорости полосы необходимо для управления БРЗ компенсирующего ВУ (см. рис. 116, в).

Наиболее простым способом измерения скорости полосы является использование тахогенератора, механически связанного через редуктор с рабочими валками клети прокатного стана. Однако, как следует из выражения (V.16), скорость полосы не равна скорости валков, замеряемой тахогенератором, и зависит также от величины опережения металла, которая, в свою очередь, связана с передним и задним натяжением полосы в клети стана. Следовательно, подобный способ измерения скорости полосы принципиально не в состоянии обеспечить высокой точности измерения.

Более высокая точность измерения * скорости полосы достигается, например, при использовании метода меток. На движущуюся полосу металла, если она обладает свойствами магнитоносителя (например, стальная полоса при холодной прокатке металла), наносятся магнитные метки с помощью специальной магнитной головки, осуществляющей намагничивание отдельных участков полосы. Затем, магнитные метки считываются головкой, расположенной на фиксированном расстоянии от первой. Время прохождения импульса метки от момента его записи до момента считывания обратно пропорционально скорости полосы, а частота воспроизводимых меток следовательно, пропорциональна скорости полосы.

Метод магнитных меток, однако, не получил еще широкого распространения из-за сложности аппаратуры записи и воспроизведения меток, а также невозможности его применения для измерения скорости полосы, которая не обладает магнитными свойствами (например, полосы цветных металлов), и при горячей прокатке металла. Другие методы измерения скорости полосы изложены в специальной литературе [41] и здесь не рассматриваются.

сигналов между этими точками.

Колебания толщины полосы металла в указанных точках могут измеряться бесконтактными толщиномерами, например, основанными на поглощении радиоактивного или рентгеновского излучения в толще прокатываемого металла. Однако для указанной системы измерения скорости полосы разработано более простое устройство, состоящее из лампы накаливания и оптической системы, проектирующей световое пятно на поверхность движущейся полосы.

можно сейчас же

БРЗ, приводящая к требуемому результату в отношении статистического критерия качества Q.

Критерий качества Q, формируемый при использовании описанного метода оптимизации, -получает следующий вид, если положить kx = k2 = 1:

— корреляционная функция входного возмущения F (Й).

кри-

(рис. 130, а). Исследование динамических свойств подобной линейной системы регулирования осуществляется известными методами теории регулирования и здесь не рассматривается. Оптимизирующее ВУ такой системы содержит блоки произведения и усреднения, необходимые для формирования статистического критерия Q. Возможно введение на выходе этого ВУ усилителя для улучшения точности работы системы.

можно, например, сформировать критерий следующего вида:

не применяя автоматические оптимизаторы подобного вида. Для этой цели достаточно

:

и, следовательно, описанным выше методом можно построить замкнутую обратной связью систему регулирования параметра to так, чтобы свести значения критерия качества к нулю.

Можно показать, что в подобной системе существует ошибка, не превышающая ошибку рысканья

[41].

Здесь будет рассмотрен вариант системы измерения скорости полосы, использующий описанный метод косвенной оптимизации и нашедшими промышленное применение.

На рис. 132 приведена блок-схема измерителя скорости движения полосы, разработанного в Институте электротехники АН УССР [41, 42, 43]. Структурная схема подобного устройства совпадает со схемой, приведенной на рис. 131.

БРЗ осуществляется смещением положения головок воспроизведения ГВ1 и ГВ2 относительно неподвижных головок записи с помощью ходового винта.

) заканчивается. Схема, изображенная на рис. 132, подготовлена к работе по точному измерению скорости движения прокатываемой полосы.

. Далее указанные сигналы поступают на схемы совпадения Ux и U2, а выходные сигналы последних — на вычитающее устройство В.

. На схеме, приведенной на рис. 132, PC — головка стирания записи; Ох и 02 — осветители вместе с оптическими (фокусирующими пятно) устройствами. Погрешности работы системы (рис. 132) здесь подробно не рассматриваются [41]. Описание другой схемы измерителя скорости полосы, разработанной в Англии, имеется в работе [108].