一种张力辊速度控制方法及系统与流程

1.本发明属于带钢处理线控制技术领域，具体涉及一种张力辊速度控制方法及系统。


背景技术：

2.目前，在传统带钢处理线带钢的速度控制过程中，张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数是固定不变的，不能根据生产的状态进行自动调整，只能人工进行参数修改。当生产的带钢的规格发生变化时，产品厚度、宽度、屈服强度发生变化，易造成带钢速度波动，形成速度超调，较长时间才能恢复，影响带钢产品质量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，本发明提供一种张力辊速度控制方法，当带钢速度波动，形成速度超调时，根据速度偏差恢复到正常的时间，自动自适应优化张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数，使张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数自动最优，带钢实际速度与设定速度的差值保持在预设的范围内，带钢速度稳定，超调小，解决了由于速度波动对带钢产品质量的影响问题，减少了故障时间，提高了产品合格率。
4.为了到达预期效果，本发明采用了以下技术方案：
5.本发明公开了一种张力辊速度控制方法，包括：在带钢处理线生产时，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。
6.进一步地，调节张力辊的旋转速度具体包括：将张力辊电机传动装置的速度调节控制器的输出值作为电机控制模型的输入值，电机控制模型根据速度调节控制器的输出值计算电机电流的设定值，张力辊电机传动装置输出对应的电流控制电机旋转来调节张力辊的旋转速度。
7.进一步地，张力辊电机传动装置的速度调节控制器的输出值为：
8.outn＝p*σn+p*(t0/t
n-1)*σ
n-1
+out
n-1
，
9.其中，
10.outn为采样时刻n的活套卷扬力矩控制器的输出值；
11.out
n-1
为采样时刻n-1的活套卷扬力矩控制器的输出值；
12.t0为程序扫描时间；
13.tn为时刻n的积分时间；
14.p为速度调节控制器比例系数；
15.a为变系数；
16.σn为采样时刻n的张力辊电机速度差；
17.σ
n-1
为采样时刻n-1的张力辊电机速度差。
18.进一步地，速度调节控制器比例系数取值范围为9*10-6
～18*10-6
。
19.进一步地，当带钢的速度偏差处于正常范围时，将张力辊电机传动装置的速度调节控制器比例系数赋值给寄存器，在寄存器中通过记忆速度调节速度调节控制器比例系数。
20.进一步地，带钢的速度偏差的正常范围为：带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值小于或等于2rpm。
21.进一步地，当带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值大于2rpm时，启动计时器并开始计时；当带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值小于2rpm时，计时器暂停计时，记录此时的计时器时间。
22.进一步地，根据计时器时间选择对应参数更新张力辊电机传动装置的速度调节控制器比例系数，使速度调节控制器比例系数进行自适应更新，并不断自学习优化。
23.进一步地，速度调节控制器比例系数进行自适应更新具体包括：假设计时器时间为t1s，速度调节控制器比例系数为p，寄存器中的速度调节控制器比例系数为p
old
；
24.当0＜t1≤3时，则p＝1.1p
old
；
25.当3＜t1≤5时，则p＝1.2p
old
；
26.当5＜t1≤10时，则p＝1.3p
old
；
27.当t1＞10时，则p＝1.5p
old
。
28.本发明还公开了一种张力辊速度控制系统，包括：
29.张力辊电机传动装置，通过控制电机旋转速度控制张力辊旋转速度；
30.速度控制模块，用于在带钢处理线生产时，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种张力辊速度控制方法及系统，该方法包括：在带钢处理线生产时，张力辊电机传动装置通过控制电机旋转速度控制张力辊旋转速度，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。在实际应用中，当带钢速度波动，形成速度超调时，本发明根据速度偏差恢复到正常的时间，自动自适应优化张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数，使张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数自动最优，带钢实际速度与设定速度的差值保持在预设的范围内，且带钢速度稳定、超调小，解决了由于速度波动对带钢产品质量的影响问题，减少了故障时间，提高了产品合格率。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
33.图1是本发明实施例提供的一种张力辊速度控制方法的流程图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.参见图1，本发明公开了一种张力辊速度控制方法，其特征在于，包括：在带钢处理线生产时，张力辊电机传动装置通过控制电机旋转速度控制张力辊旋转速度，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。
36.在实际应用中，当带钢速度波动，形成速度超调时，本发明根据速度偏差恢复到正常的时间，自动自适应优化张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数，使张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数自动最优，带钢实际速度与设定速度的差值保持在预设的范围内，且带钢速度稳定、超调小，解决了由于速度波动对带钢产品质量的影响问题，减少了故障时间，提高了产品合格率。
37.优选的实施例中，调节张力辊的旋转速度具体包括：将张力辊电机传动装置的速度调节控制器的输出值作为电机控制模型的输入值，电机控制模型根据速度调节控制器的输出值和其它相关参数计算电机电流的设定值，张力辊电机传动装置输出对应的电流控制电机旋转来调节张力辊的旋转速度。所述其它相关参数包括：电机的额定速度、额定电流、额定转矩、额定功率、额定频率和功率因素等。
38.进一步地，张力辊电机传动装置的速度调节控制器的输出值为：
39.outn＝p*σn+p*(t0/t
n-1)*σ
n-1
+out
n-1
，
40.其中，
41.outn为采样时刻n的活套卷扬力矩控制器的输出值；优选的实施例中，输出值的范围为0～1；
42.out
n-1
为采样时刻n-1的活套卷扬力矩控制器的输出值；优选的实施例中，输出值的范围为0～1；
43.t0为程序扫描时间；优选的实施例中，程序扫描时间的范围为1～15ms；
44.tn为时刻n的积分时间；优选的实施例中，积分时间的范围为5～15s；
45.p为速度调节控制器比例系数；优选的实施例中，速度调节控制器比例系数取值范围为9*10-6
～18*10-6
。
46.a为变系数；优选的实施例中，变系数的范围为0.7～1；
47.σn为采样时刻n的张力辊电机速度差；其中，速度差＝设定速度-实际速度；
48.σ
n-1
为采样时刻n-1的张力辊电机速度差；其中，速度差＝设定速度-实际速度。
49.一方面，当带钢的速度偏差处于正常范围时，将张力辊电机传动装置的速度调节控制器比例系数赋值给寄存器，在寄存器中通过记忆速度调节速度调节控制器比例系数。计算带钢速度设定值与速度实际值的差值的绝对值δv，δv值越小表示速度实际值跟随设定值较好，值越大δv表示速度实际值不能实时跟随设定值，有较大的偏差。
50.具体地，δv＝|v
set-v
act
|，其中，
51.δv为速度设定值与速度实际值的差值的绝对值，rpm。
[0052]vset
为速度设定值，即设定速度rpm；
[0053]vact
为速度实际值，即实际速度rpm。
[0054]
另一方面，带钢的速度偏差的正常范围为：带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值小于或等于2rpm。
[0055]
优选的实施例中，当带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值大于2rpm时，即δv》2rpm，启动计时器并开始计时；当带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值小于2rpm时，即δv《1rpm，计时器暂停计时，记录此时的计时器时间t1。t1为速度偏差δv恢复到正常范围的时间，数值小表示速度调节控制器调节速度较快，在较短时间内速度偏差就减小；t1数值大表示速度调节控制器调节速度较慢，在较长时间后速度偏差才能减小。
[0056]
进一步地，根据计时器时间选择对应参数更新张力辊电机传动装置的速度调节控制器比例系数，使速度调节控制器比例系数进行自适应更新，并不断自学习优化。
[0057]
优选的实施例中，速度调节控制器比例系数进行自适应更新具体包括：假设计时器时间为t1s，速度调节控制器比例系数为p，寄存器中的速度调节控制器比例系数为p
old
；
[0058]
当0＜t1≤3时，则p＝1.1p
old
；此时带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值恢复到正常范围最块；
[0059]
当3＜t1≤5时，则p＝1.2p
old
；此时带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值恢复到正常范围较块；
[0060]
当5＜t1≤10时，则p＝1.3p
old
；此时带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值恢复到正常范围较慢；
[0061]
当t1＞10时，则p＝1.5p
old
，此时带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值恢复到正常范围最慢。
[0062]
在实际应用中，当带钢速度波动，形成速度超调时，本发明根据速度偏差恢复到正常的时间，自动自适应优化张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数，使张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数自动最优，带钢实际速度与设定速度的差值保持在预设的范围内，且带钢速度稳定、超调小，解决了由于速度波动对带钢产品质量的影响问题，减少了故障时间，提高了产品合格率。
[0063]
本发明还公开了一种张力辊速度控制系统，包括：
[0064]
张力辊电机传动装置，通过控制电机旋转速度控制张力辊旋转速度；
[0065]
速度控制模块，用于在带钢处理线生产时，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。
[0066]
在实际应用中，当带钢速度波动，形成速度超调时，本发明根据速度偏差恢复到正常的时间，自动自适应优化张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数，使张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数自动最优，带钢实际速度与设定速度的差值保持在预设的范围内，且带钢速度稳定、超调小，解决了由于速度波动对带钢产品质量的影响问题，减少了故障时间，提高了产品合格率。
[0067]
优选的实施例中，调节张力辊的旋转速度具体包括：将张力辊电机传动装置的速度调节控制器的输出值作为电机控制模型的输入值，电机控制模型根据速度调节控制器的输出值和其它相关参数计算电机电流的设定值，张力辊电机传动装置输出对应的电流控制
电机旋转来调节张力辊的旋转速度。所述其它相关参数包括：电机的额定速度、额定电流、额定转矩、额定功率、额定频率和功率因素等。
[0068]
进一步地，张力辊电机传动装置的速度调节控制器的输出值为：
[0069]
outn＝p*σn+p*(t0/t
n-1)*σ
n-1
+out
n-1
，
[0070]
其中，
[0071]
outn为采样时刻n的活套卷扬力矩控制器的输出值；优选的实施例中，输出值的范围为0～1；
[0072]
out
n-1
为采样时刻n-1的活套卷扬力矩控制器的输出值；优选的实施例中，输出值的范围为0～1；
[0073]
t0为程序扫描时间；优选的实施例中，程序扫描时间的范围为1～15ms；
[0074]
tn为时刻n的积分时间；优选的实施例中，积分时间的范围为5～15s；
[0075]
p为速度调节控制器比例系数；优选的实施例中，速度调节控制器比例系数取值范围为9*10-6
～18*10-6
。
[0076]
a为变系数；优选的实施例中，变系数的范围为0.7～1；
[0077]
σn为采样时刻n的张力辊电机速度差；其中，速度差＝设定速度-实际速度；
[0078]
σ
n-1
为采样时刻n-1的张力辊电机速度差；其中，速度差＝设定速度-实际速度。
[0079]
一方面，当带钢的速度偏差处于正常范围时，将张力辊电机传动装置的速度调节控制器比例系数赋值给寄存器，在寄存器中通过记忆速度调节速度调节控制器比例系数。计算带钢速度设定值与速度实际值的差值的绝对值δv，δv值越小表示速度实际值跟随设定值较好，值越大δv表示速度实际值不能实时跟随设定值，有较大的偏差。
[0080]
具体地，δv＝|v
set-v
act
|，其中，
[0081]
δv为速度设定值与速度实际值的差值的绝对值，rpm。
[0082]vset
为速度设定值，即设定速度rpm；
[0083]vact
为速度实际值，即实际速度rpm。
[0084]
另一方面，带钢的速度偏差的正常范围为：带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值小于或等于2rpm。
[0085]
优选的实施例中，当带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值大于2rpm时，即δv》2rpm，启动计时器并开始计时；当带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值小于2rpm时，即δv《1rpm，计时器暂停计时，记录此时的计时器时间t1。t1为速度偏差δv恢复到正常范围的时间，数值小表示速度调节控制器调节速度较快，在较短时间内速度偏差就减小；t1数值大表示速度调节控制器调节速度较慢，在较长时间后速度偏差才能减小。
[0086]
进一步地，根据计时器时间选择对应参数更新张力辊电机传动装置的速度调节控制器比例系数，使速度调节控制器比例系数进行自适应更新，并不断自学习优化。
[0087]
优选的实施例中，速度调节控制器比例系数进行自适应更新具体包括：假设计时器时间为t1s，速度调节控制器比例系数为p，寄存器中的速度调节控制器比例系数为p
old
；
[0088]
当0＜t1≤3时，则p＝1.1p
old
；此时带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值恢复到正常范围最块；
[0089]
当3＜t1≤5时，则p＝1.2p
old
；此时带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值恢复到正常范围较块；
[0090]
当5＜t1≤10时，则p＝1.3p
old
；此时带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值恢复到正常范围较慢；
[0091]
当t1＞10时，则p＝1.5p
old
，此时带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值恢复到正常范围最慢。
[0092]
在实际应用中，当带钢速度波动，形成速度超调时，本发明根据速度偏差恢复到正常的时间，自动自适应优化张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数，使张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数自动最优，带钢实际速度与设定速度的差值保持在预设的范围内，且带钢速度稳定、超调小，解决了由于速度波动对带钢产品质量的影响问题，减少了故障时间，提高了产品合格率。
[0093]
基于同一发明思路，本发明还公开了一种电子设备，该电子设备包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行一种张力辊速度控制方法，该方法包括：在带钢处理线生产时，张力辊电机传动装置通过控制电机旋转速度控制张力辊旋转速度，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。
[0094]
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0095]
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的一种张力辊速度控制方法，该方法包括：在带钢处理线生产时，张力辊电机传动装置通过控制电机旋转速度控制张力辊旋转速度，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。
[0096]
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的一种张力辊速度控制方法，该方法包括：在带钢处理线生产时，张力辊电机传动装置通过控制电机旋转速度控制张力辊旋转速度，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。
[0097]
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤
的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0098]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种张力辊速度控制方法，其特征在于，包括：在带钢处理线生产时，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。2.如权利要求1所述的一种张力辊速度控制方法，其特征在于，调节张力辊的旋转速度具体包括：将张力辊电机传动装置的速度调节控制器的输出值作为电机控制模型的输入值，电机控制模型根据速度调节控制器的输出值计算电机电流的设定值，张力辊电机传动装置输出对应的电流控制电机旋转来调节张力辊的旋转速度。3.如权利要求2所述的一种张力辊速度控制方法，其特征在于，张力辊电机传动装置的速度调节控制器的输出值为：out
n
＝p*σ
n
+p*(t0/t
n-1)*σ
n-1
+out
n-1
，其中，out
n
为采样时刻n的活套卷扬力矩控制器的输出值；out
n-1
为采样时刻n-1的活套卷扬力矩控制器的输出值；t0为程序扫描时间；t
n
为时刻n的积分时间；p为速度调节控制器比例系数；a为变系数；σ
n
为采样时刻n的张力辊电机速度差；σ
n-1
为采样时刻n-1的张力辊电机速度差。4.如权利要求3所述的一种张力辊速度控制方法，其特征在于，速度调节控制器比例系数取值范围为9*10-6
～18*10-6
。5.如权利要求3所述的一种张力辊速度控制方法，其特征在于，当带钢的速度偏差处于正常范围时，将张力辊电机传动装置的速度调节控制器比例系数赋值给寄存器，在寄存器中通过记忆速度调节速度调节控制器比例系数。6.如权利要求5所述的一种张力辊速度控制方法，其特征在于，带钢的速度偏差的正常范围为：带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值小于或等于2rpm。7.如权利要求6所述的一种张力辊速度控制方法，其特征在于，当带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值大于2rpm时，启动计时器并开始计时；当带钢速度设定值与实际值的差值的绝对值小于2rpm时，计时器暂停计时，记录此时的计时器时间。8.如权利要求7所述的一种张力辊速度控制方法，其特征在于，根据计时器时间选择对应参数更新张力辊电机传动装置的速度调节控制器比例系数，使速度调节控制器比例系数进行自适应更新，并不断自学习优化。9.如权利要求8所述的一种张力辊速度控制方法，其特征在于，速度调节控制器比例系数进行自适应更新具体包括：假设计时器时间为t1s，速度调节控制器比例系数为p，寄存器中的速度调节控制器比例系数为p
old
；当0＜t1≤3时，则p＝1.1p
old
；当3＜t1≤5时，则p＝1.2p
old
；当5＜t1≤10时，则p＝1.3p
old
；当t1＞10时，则p＝1.5p
old
。
10.一种张力辊速度控制系统，其特征在于，包括：张力辊电机传动装置，通过控制电机旋转速度控制张力辊旋转速度；速度控制模块，用于在带钢处理线生产时，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。

技术总结
本发明公开了一种张力辊速度控制方法及系统，该方法包括：在带钢处理线生产时，张力辊电机传动装置通过控制电机旋转速度控制张力辊旋转速度，张力辊带动带钢以设定的速度运行，当带钢的速度的设定值与实际值产生偏差后，通过调节张力辊的旋转速度来调节带钢速度以使带钢的实际速度与设定速度的差值保持在预设范围内。在实际应用中，当带钢速度波动，形成速度超调时，本发明根据速度偏差恢复到正常的时间，自动自适应优化张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数，使张力辊电机传动装置的速度调节控制器的参数自动最优，带钢实际速度与设定速度的差值保持在预设的范围内，且带钢速度稳定、超调小，解决了由于速度波动对带钢产品质量的影响问题，减少了故障时间，提高了产品合格率。了产品合格率。了产品合格率。


技术研发人员：姚伟东 姚海涛
受保护的技术使用者：宝信软件（武汉）有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/7/12