Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 97
Текст из файла (страница 97)
Таким образом, холодная прокатка является завершающим процессом, в результате которого достигаются необходимые потребителям размеры и качество. В связи с требованиями высокой точности изделий по толщине, размерам и другим параметрам в прокатных ста- 505 нах, выполняющих холодную прокатку, применяют управление начальной настройкой и прямое цифровое управление с помощью управляющих компьютеров и устройств, задающих последовательность операций. Модель, по которой осуществляется управление начальной настройкой, называют настроечной моделью; управление выполняется известными в теории прокатки способами.
С помощью такой модели, исходя из размеров, типа и других параметров горячекатаной листовой стали, являющейся заготовкой для холодной прокатки, вычисляют режимы работы прокатного стана, обеспечивающие получение окончательных размеров и формы (зазоры между валками прокатного стана, скорость прокатки, натяжения и т.п.).
Управление по такой модели является наиболее важным видом управления, определяющим производительность, стабильность и качество холодной прокатки. Непрерывный стан холодной прокатки (рис. 5.29) имеет клети К1 ... К5, в которых одновременно происходит прокатка металла. Металл движется в одном направлении, и в каждой рабочей клети производится последовательное его обжатие. Все клети, разматыватель и устройство намотки в рулон (моталка) оснащают автоматизированными электроприводами, осуществляющими регулирование скорости, поддержание межклетьевых натяжений и толщины металла в заданных пределах. Управление раствором валков рабочих клетей осуществляется автоматизированными электроприводами, обеспечивающими заданные режимы позиционирования и слежения с синхронизацией двигателей электроприводов. Нормальный режим прокатки металлической полосы до заданных параметров (толщины, ширины, качества поверхности) возможен при стабилизации соотношения скоростей валков всех клетей прокатного стана и одновременном регулировании скоростей электроприводов для того, чтобы получить необходимые заправочные и рабочие скорости.
Требования к соотношению скоростей устанавливают из условия равенства количества металла, проходящего в единицу времени, а заданные растворы валков — из условий технологии прокатки металла. Схема системы управления двумя клетями К, и Кнч показана на рис. 5.30. Обжатие металла в клетях К; и Кн~ производится до толшин Н, и Ннь Управление скоростью и соотношением скоростей валков выполняется с помощью электродвигателей М2, М4. Управление раствором валков 4 и 4„выполняется с помощью нажимных винтов НВ1 и НВ2 и следящих электроприводов с электродвигателями М1, МЗ.
Для простоты исследования вместо двух синхронизированных по положению и скорости следящих систем на каждой клети рассматривается одна следящая система, что эквивалентно полной синхронизации двух следящих систем. 506 где й„, х,з, Твн ҄— соответственно технологические коэффициенты и постоянные времени. СОСтаВЛЯЮщаЯ Г/"сб„эаВИСЯШаЯ От РаЗНОСтИ СКОРОСтЕй МЕтаЛ- ла в смежных клетях, определяется с учетом межклетьевого рассто- 3) С5 б 5 3 Р75 1 3 3 С12 51 3 3 3 1 12 1 3/б Сб,7 1 б 3 1 Р74 ' 3 3 3 С15,б 1 3 1 3 3 1 1 1з 1 1 97 3 1 1 3 С14 7 1 1 1 14 72 см 1 1 Рвв' 1 1 1 С5С 1 3 1 1 1 9 3 3 1 Ф1 1 С!2 ! 1 Р71 1 1 1 1 Сб,в 1 1 1 1 3 1 8 Фв 1 С!4 , з 3 3 Ри 1 3 3 С/В 33 1 3 1 1 3 1 10 1 3*4 1 С4.5 4 3 1 1 Р,1 1 1 СН,41 1 1 3 3 11 1 Рис.
5.31 509 Управление натяжением полосы металла выполняют по двум каналам с помощью измерителя ИНт и датчика ДНт натяжения, нелинейных элементов НЭ1, НЭ2 и регуляторов натяжения РНт1„ РНт2. Нелинейные элементы согласованы таким образом, что при малых натяжениях работает канал с элементами НЭ2 и РНт2, при больших — канал с элементами НЭ1 и РНт1. Упрощенная линеаризованная механическая модель прокатного стана, отражающая упругие взаимосвязи клетей через гибкую металлическую полосу и упругие связи приводов с валками, совместно с контурами регулирования производных обобщенных координат и упругих сил (натяжений) показана на рис. 5.31.
Межклетьевое натяжение зависит от разности скоростей металла на выходе клетей оь и/ ! и значений РаствоРа валков с(/, с/бб!. Результирующее натяжение Р/,/+! = Р/,/+! + Рс /+! + Р~, н!. (5.2) Отдельные составляющие этого равенства определяются следующим образом: Р/', /+! = - И/7(Р)с(/3 Р;",/+! = Итв"(Р)с(/+! (5.3) Для конкретных параметров технологического режима прокатки, передаточные функции Ис,'(р), И',"(р) можно записать в более простом виде. Для / и /+ ! клетей (Р) Т р+1 (5.4) Ив(Р) = 1 (5.5) Тв/Р+1 яния Ц мп жесткости с;;„„коэффициента демпфирования Ь;; ~ полосы металла и вытяжки Х;,~ = 1: (5.6) 1 1 Алм сан~+А,м~Р (5.7) 510 где е,+~ — относительное удлинение полосы. Структурная схема системы управления смежными клетями показана на рис.
5.32. В связи с тем, что эта схема является частью более общей схемы, действия на агрегаты, предшествующие агрегату 1 и следующие за агрегатом 1+ 1, учтены в виде их реакций Гь, „0, и Р;„;„,, г;„. Взаимосвязь сепаратных систем управления агрегатами осуществляется по цепи нагрузки и по цепи управления для задания обшей скорости и соотношения скоростей агрегатов. Последнее выполняет технологический программируемый микроконтроллер. Взаимосвязи агрегатов иллюстрируются переходными характеристиками и,(г), в,(г), Р;,(г), (1 = 1, 1+1 = 2), полученными при ступенчатом изменении момента электродвигателя Мз в разомкнутых системах управления (см.
рис. 1.27). Аналогичные результаты получаются при изменении момента М,п Выполнив сепаратные системы управления скоростью и соотношением скоростей с использованием типовых алгоритмов управления (ОМ вЂ” в электромагнитных контурах, СΠ— в механических), реализовав частоты среза контуров регулирования скоростями а„и а,з из условия в„а бати га,~ е бгв„п получим хорошо декомпозированную динамическую систему, в которой сепаратные системы можно рассматривать квазиавтономными.
Это иллюстрируегся переходными характеристиками (см. рис. 1.28), полученными при ступенчатых изменениях возмущающих и управляющих воздействий в замкнутых системах управления. Использование изложенных приемов декомпозиции систем и типовых алгоритмов управления дает благоприятные возможности для адаптивных настроек сепаратных систем и взаимосвязанных систем управления в целом в режимах наладки и рабочего функционирования.
Система управления толщиной включает в себя замкнутую систему управления раствором валков Иь регулятор толщины РТл (см. рис. 5.30), блок компенсации транспортного запаздывания БКЗ, датчик толщины ДТл и измеритель толщины ИТл. Задание на толшину и„; и управление БКЗ осуществляются от ПК. К ПК относится также и часть схемы, ограниченная на рис. 5.30 штриховой линией. Транспортное запаздывание возникает вследствие того, что ИТл можно устанавливать только на некотором расстоянии Т,, от клети. Поэтому от момента изменения 4 до момента измерения толшины Н; проходит время т, = У, /иь где и, — скорость полосы на выходе из клети Кь Так как о; является регулируемой переменной, а У,, может меняться при переналадке системы, то значение т, является переменным.
Наличие транспортного запаздывания т, приводит к увеличению динамических ошибок системы, а при больших значениях— к нарушению устойчивости системы. Поэтому выполняют компенсацию транспортного запаздывания введением искусственной задержки сигнала в БКЗ на время компенсации тз и обеспечивают условие т, = т,. Если т~ = т,(г) = чаг, то условие т,(г) =т,(~) обеспечивается при изменении значений т,(1) с помощью блоков адаптивного управления. Структурная схема адаптивной системы 'управления толщиной Н~ показана на рис. 5.33, а, где /с„— технологический коэффициент толшины; е л — оператор звена транспортного запаздывания; /сдт, — коэффициент датчика толщины; Г(р) — оператор БКЗ; И~ „,(р) — передаточная функция РТл. Записав передаточную функцию, связывающую переменные Мгн И; и выполнив приведение воздействий М„и М„ко входу регулятора положения и раскрыв структуру оператора г1р), получим преобразованную структурную схему, показанную на рис.
5.33, б„ где И~„(р), И~д(р) — передаточные функции модели объекта контура управления толщиной и замкнутой системы управления раствором валков пс И;,(р), И~„(р) — эквивалентные передаточные функции преобразованной системы; е Р— оператор звена компенсационного запаздывания; Г'(р) — оператор беспоисковой адаптивной настройки т~. Адаптивная настройка осуществляется с помощью тестового сигнала и„„который периодически поступает в систему управления вместе с сигналом задания толщины и„,, Выявляя и оценивая ошибку системы е' (часть полной ошибки е), значение и знак которой являются функцией Лт(г) = т,(г) — т~(г), определяют шаг изменения Лт~, на каждом полупериоде ~'Т0 тестового сигнала для того, чтобы в течение нескольких значений 1 получить равенство тз(г) = т,(г). При достижении равенства е' = 0 автоматическая подстройка заканчивается и тестовый сигнал отключается.
Временные диаграммы процесса адаптивной настройки т, показаны на рис. 5.33, в. Оценка о, ошибки е,' на каждом интервале )Т, выполняется в ч виде интегральной квадратической оценки о; = ~ е,'й. Шаг Лт,, ус- 512 танавливается в виде Ьт,, = Й,о;, где Й, — коэффициент настройки, определяющий сходймость алгоритма адаптации с заданным качеством. Полупериод частоты сигнала и„, определяется временем т„временным интервалом М„= г2 — А оценки о,, быстродействием системы управления толщиной при условии т, = ть 5.6.
Автоматизированные технологические комплексы машиностроения 5.6.1. Характеристика технологических комплексов В машиностроении в качестве средств автоматизации процессов изготовления деталей и сборки используют оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ)„автоматизированные линии (АЛ), роботизированные технологические комплексы (РТК), гибкие производственные системы (ГПС).
Выбор средств определяется программой выпуска, номенклатурой н конструктивными особенностями деталей. Основным оборудованием для механической обработки различных по назначению деталей и сборки являются АЛ или состоящие из них системы. В условиях крупносерийного и массового производства АЛ выполняют от одной до десяти различных деталей. Необходимым элементом перехода от локальной автоматизации к ГПС являются РТК. Организационно РТК могут функционировать отдельно как самостоятельный вид оборудования или быть объединены в роботизированные технологические линии (РТЛ) и роботизированные технологические участки (РТУ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
