图4为增大角度分别至±1.5°时,薄带中心线的两个运动轨迹,可以看出,其横向移动速度比摆角为1°时明显加快。
测试结果说明,薄带能够在摆角作用下,受控于纠偏辊沿横向产生期望运动,且随摆角的增大而偏移速度加大。
4.2 纠偏控制实验
根据实际测试结果获得的各项参数,分别设计了两种基于数字控制纠偏算法: (1)在薄带偏移时输出固定偏角(分别试验了摆角0.5°、1°、1.5°),每次保持时间1 s;(2)设置摆角为薄带偏移量的函数,随偏移量大小而相应变化。
图5为在第一种控制算法作用下带材中心线轨迹。可以看出,带材已经完全受控,可以在机构上稳定运行。图中曲线上较大尖刺为人为反复遮挡CCD探头模拟产生扰动,薄带的自动恢复过程。虽然薄带可以稳定运行,但是波动较大,稳定精度不高。带材运行速度不能过高。
图6为利用第二种算法后带材中心线轨迹,其中的几处较大尖刺同样为人为反复遮挡CCD探头,模拟扰动,薄带的自动恢复过程。而小幅度周期波动为带材闭合接头边缘不整齐产生的波动。不计上述扰动误差,可以实现的控制精度达到±1 mm,薄带运行速度可以进一步加快,直至实验设备所能达到的最高运行速度。
本文完成了数字控制系统的设计制造及调试,进一步开展针对其功能及性能要求的开环测试,定量地明确了电磁纠偏辊的输入位移与输出摆角之间的关系,以及摆角与薄带中心线影响关系。经过不断尝试改进,最终实现了电磁纠偏辊对薄带运行的稳定控制。带材运行平稳,控制动态误差小,最高运行速度400 m/min(当时实验设备能够实现的最高速度)。
参考文献
[1] 唐英.带钢跑偏控制[J].重型机械科技,2007(3):4-6,11.
[2] 欧阳克诚,方胜年.转向单辊纠偏装置纠偏效果分析[J].重型机械,2000(2).
[3] 刘强,杨福兴,赵雷.新型纠偏方式—电磁纠偏的分析与设计[J].无线电工程,2007,10(17):42-43.
[4] 况群意.硅钢机组张力辊打滑现象分析和解决措施[J].机械设计与制造,2007(11):108-109.
[5] 赵启林,刘相华,王国栋.基于BP神经网络的带钢冷轧摩擦模型[J].轧钢,2003,20(6):7-9.
[6] 聂松林,高和生,胡友民,等.机、液型带钢跑偏控制装置的设计[J].武汉冶金科技大学学报,1997,20(2).
[7] 周旭东,刘香茹,王国栋,等.热连轧机组带钢厚度与轧制力的变刚度法智能纠偏系统[J].钢铁,2003,38(5):40-43.
[8] 尹凌冰.大间隙磁力轴承非线性控制方法研究[D].北京:清华大学,2007.