一种比例控制为主积分控制为辅的卷取位置控制方法

摘要

本发明涉及一种比例控制为主积分控制为辅的卷取位置控制方法，定位过程的控制分三个阶段，第一阶段：当位置误差大于减速点时，APC控制器控制传动系统按最大速度运行；第二阶段：当位置误差大于死区并且小于减速点时，APC控制器控制传动系统按平方根曲线进行减速；第三阶段：当位置误差小于死区，APC控制器控制传动系统完成抱闸动作，使被控对象停止在定位误差允许的范围内，所述APC控制器上并列比例积分控制器，所述比例积分控制器在第二阶段和第三阶段进行补充控制。本发明能够提高定位精度消除控制偏差。

说明书

技术领域

本发明涉及热轧卷取位置控制技术领域，特别是涉及一种比例控制为主积分控制为辅 的卷取位置控制方法。

背景技术

热轧卷取区的控制中涉及到许多的位置控制，比如卷取机入口侧导板开口度的设定、 夹送辊辊缝设定、助卷辊辊缝设定等，在热轧厂的此类位置控制中多采用自动位置控制 (APC)系统进行控制。这些被控设备要求APC系统能够在最短的时间内平稳地将被控对 象的位置调整到预先给定的目标值上，使控制结束后被控对象的实际位置与目标位置之差 保持在允许的偏差范围内。图1为典型反馈闭环控制框图。

基于比例的反馈闭环控制——APC控制的原理图如图2所示。控制算法根据每个扫描 周期检测到的位置实际值与目标位置之间的偏差ΔS＝S_x-S₁(目标值-实际值)，给出被控对 象传动系统的速度基准值V_ref，与开口度偏差ΔS的关系为：根据ΔS的正负 确定速度V_ref的极性，K的大小也可根据ΔS的大小分段调整，并且使用极限特性和死区特 性。

PLC编程时，按标么值作出平方根曲线。这样，定位过程的控制分三个阶段：

位置误差ΔS>ΔS₁，(ΔS₁为减速点)V_ref＝V_max，传动系统按最大速度运行；

位置误差ΔS₂<ΔS<ΔS₁，传动系统按平方根曲线减速；

位置误差ΔS₂>ΔS，(ΔS₂为死区)ΔS→0时，被控对象在控制系统作用下接近目标值。 由于系统开环增益迅速增加，难于稳定地无超调的达到目标位置。为此，应使V_ref＝0，动 作抱闸，使被控对象停止在定位误差允许的范围内。

通过实际应用，APC控制算法在控制段一较好地实现特性。在阶段一，APC控制输出 以预置的参数-MAX快速动作设备，在阶段二，根据平方根曲线将输出逐步减小，也即将 设备的动作幅度逐步减小，此阶段的输出是与位置偏差成纯比例的输出，阶段三是设备动 作从快速的第一阶段，到第二阶段的动作减速到目标值，稳稳地停在目标值，阶段三的输 出为OFFSET值(此值在液压传动的设备中为液压阀的零偏值，液压阀在此输出给定时在 液压阀的关闭位置，没有液压油的流动，设备不会动作)。由于阶段三是个理想的状态， 首先液压阀的零偏是个不变值，零偏值会逐渐漂移，此时输出OFFSET值，阀不是关闭状 态，导致设备动作，位置会偏移出死区，有时会导致调节振荡。图3给出的为阀零偏跑大， 没有及时修正OFFSET值，导致定位精度差，可以看出设定位置为7.91mm，但实际定位 位置为9.51mm。

APC控制为纯比例控制器，在液压存在泄露或是缸体内泄时，设备位置保持不住，控 制器工作在第二阶段，根据偏差平方根输出恒定值，但此值由于泄露不能将设备动作回目 标值，导致控制偏差的存在。图4给出的为卷取机助卷辊液压管路漏油时助卷辊辊缝的APC 控制实际情况。通过实时记录软件的记录，助卷辊辊缝实际值的控制偏离了设定值高达 15mm。

由于APC控制的以上缺陷的存在，APC控制块在控制死区参数设置较大时，卷取机 没有认知出助卷辊的定位故障，导致带钢过来引燃漏油，引发了着火。DS与OS的定位偏 差大，也导致带钢在进入侧导板、夹送辊、助卷辊过程中，这些设备的导入存在偏差，进 而由此影响带钢头部的卷取形状。同样，也带来了堆钢的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种比例控制为主积分控制为辅的卷取位置控制 方法，能够提高定位精度消除控制偏差。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种比例控制为主积分控制为辅的 卷取位置控制方法，定位过程的控制分三个阶段，第一阶段：当位置误差大于减速点时， APC控制器控制传动系统按最大速度运行；第二阶段：当位置误差大于死区并且小于减速 点时，APC控制器控制传动系统按平方根曲线进行减速；第三阶段：当位置误差小于死区， APC控制器控制传动系统完成抱闸动作，使被控对象停止在定位误差允许的范围内，所述 APC控制器上并列比例积分控制器，所述比例积分控制器在第二阶段和第三阶段进行补充 控制。

所述比例积分控制器作为零偏变化以及液压存在油泄露的一个补充阀的给定，通过积 分环节自动查找阀的零偏值，使阀处于关闭状态，同时在油泄露时，增大阀的开口度来减 小辊缝偏差。

当积分环节无法纠回偏离辊缝时，增加辊缝定位故障判断，进行预提醒。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果： 本发明通过引入比例积分环节，通过积分环节自动查找阀的零偏值，同时在油泄露时，增 大阀的开口度来尽力减小辊缝偏差，可以将APC的死区参数值放小到5mm以内，对卷取 各位置系统的控制情况进行了跟踪，控制精度提高，卷型控制也因此明确了机械提高设备 精度的目标。

附图说明

图1是现有技术中典型反馈闭环控制框图；

图2是现有技术中APC控制的原理图；

图3是现有技术中阀零偏跑大没有及时修正OFFSET值的示意图；

图4是现有技术中为助卷辊液压管路漏油时助卷辊辊缝的APC控制实际情况示意图；

图5是本发明的比例积分的功能函数图；

图6是增加比例积分控制器后辊缝定位精度示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。

本发明的实施方式涉及一种比例控制为主积分控制为辅的卷取位置控制方法，定位过 程的控制分三个阶段，第一阶段：当位置误差大于减速点时，APC控制器控制传动系统按 最大速度运行；第二阶段：当位置误差大于死区并且小于减速点时，APC控制器控制传动 系统按平方根曲线进行减速；第三阶段：当位置误差小于死区，APC控制器控制传动系统 完成抱闸动作，使被控对象停止在定位误差允许的范围内，所述APC控制器上并列比例积 分控制器，所述比例积分控制器在第二阶段和第三阶段进行补充控制。

在进行补充控制时，所述比例积分控制器作为零偏变化以及液压存在油泄露的一个补 充阀的给定，通过积分环节自动查找阀的零偏值，使阀处于关闭状态，同时在油泄露时， 增大阀的开口度来减小辊缝偏差。图5是比例积分的功能函数图。

比例积分控制器的使能端还可以增加控制偏差小于5mm的逻辑判断，即当积分环节 无法纠回偏离辊缝(控制偏差大于5mm)时，增加辊缝定位故障判断，进行预提醒。

图6是增加比例积分控制器后辊缝定位精度示意图。通过图6可知，本方法实施后， 对卷取各位置系统的控制情况进行了跟踪，控制精度提高，卷型控制也因此明确了机械提 高设备精度的目标。