智能张力控制

2024-09-14

智能张力控制（精选7篇）

智能张力控制篇1

在我国工业电气传动控制系统中,应用交流电机的变频驱动装置占90%以上,尤其在有高精度和大范围调速要求的工业自动控制系统中,以精确数学模型为基础的矢量控制和直接转矩控制系统已经得到了广泛的应用,并获得了高精度的系统静态、动态性能。上世纪80年代,由日本学者高勋教授[1]和德国学者Depenbrock教授[2]提出的基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的直接转矩控制(DTC)系统已成为近30年来,用于高精度交流异步电动机的动态性能控制的主流方法之一。此后在全球范围内,众多学者在此基础上进行了长期研究和改进,并且发表了多篇论文。在我国中文期刊中相关论述的文章就有1 600余篇。经过广泛的对比,不难发现在大量的文献中,多数学者是从现代控制理论[3]、检测与观测理论[4,5]、智能优化理论[6]和某些工程实际应用等方面做了改进性研究。但从基本原理上看,大多数文章仍可以归结为学习研究型文献,并未见突破性进展。特别在对DTC与矢量控制方法的对比总结以及优缺点的分析方面是完全相同的。对于DTC系统学者们普遍认为,其优点突出表现为:1)定子磁链定向简单易行,不受转子参数变化而影响控制精度;2)实现空间矢量的双位式Bang-Bang控制,使得力矩动态响应极快,也是由此得名“直接转矩控制”;3)数学模型方面使用的静态坐标变换比较简单。其主要缺点是转矩有较大的脉动。

对于转矩脉动问题,作者有明确的观点:即转矩脉动本身严重地限制了DTC系统自身的优点,因为它的力矩控制方式是基于Bang-Bang开关控制的,而在实际的系统中,由于电子器件的电流变化率存在限制作用,不可能达到转矩响应的理想状态,并且对于负荷力矩变化较大时,这种限制将会导致转速的波动。这种波动往往通过速度调节器的参数整定不能够迅速恢复,这是SVPWM方式的DTC系统原理与结构固有的缺陷。为此,DTC控制系统适用于负载力矩无冲击扰动的情况,例如水泵、风机负荷等。而对于类似于轧钢机的负载,具有咬钢、抛钢导致的频繁冲击负荷扰动,速度匹配精度要求高的应用场合,有必要做一些改进工作,方可使得DTC系统适应于此类设备和更广阔领域的应用。本文首次提出智能化的负荷观测器设计,在既无速度传感器又无直接负荷传感器的条件下,对于DTC系统的速度进行主动补偿控制,借此大幅提高DTC系统对于冲击负荷扰动场合的适用性。应用此方法于DTC系统,可以同时达到力矩响应和速度响应的高精度指标。

1 冲击负荷下的DTC系统速度响应分析

基于空间矢量的DTC系统原理框图如图1所示。从图中清晰可见负载力矩是电机轴上直接加入的机械负荷。当无负荷传感器时,这个负荷冲击只能由电机的电磁转矩观测得到,它的过程是:当TL突然增大,电磁转矩未立即改变时,转速ω将下降,而ω的下降导致Δω上升,通过速度调节器的比例积分计算,提高了电磁转矩的给定量,有电流滞环的双位式Bang-Bang开关控制,逐步累计电磁转矩的输出量,使得式(1)达到新的平衡状态,最终使ω稳定。

式中:ω为电机速度,;Te为电磁力矩,Te=np(isβΨsα-isαΨsβ);np为极对数;TL为负荷力矩;isα,isβ为静止坐标下的定子电流;Ψsα,Ψsβ为静止坐标下的定子磁链;J为转动惯量。

这个调节原理是经典的,调节过程已是众所周知,而且也是DTC系统的基本原理。但是其中存在的主要问题必须注意。速度调节器的参数无论如何调节均克服不了负荷冲击时速度的降落与超调之间的矛盾。当比例系数较小,积分系数较大时,负荷冲击造成的速度降落在一定时间内得不到恢复,这对于速度匹配精度高的应用场合是不允许的。当比例系数较大,积分系数较小时,速度降落恢复一些,但可能造成超调量加大,这对于速度匹配精度高的场合也是不能采纳的。而且无论速度调节器参数如何整定,速度降落均不能完全恢复,究其原因的关键之处在于Bang-Bang电流环的控制方式和式(1)的积分原理。作者认为,速度降落不能完全恢复是DTC系统的本质,因为DTC方式的电流内环是通过空间矢量扇区选择,实际上是个开关比例型的开环系统,速度调节器即便处于饱和输出,速度环开路时,电流环只能将其分解到多步采样控制输出才能完成电磁转矩的调整。因为双位式电流控制的限幅值也是个有限值,从式(1)也可以看出速度恢复是个积分过程,这个积分过程的响应快慢完全取决于双位式电流控制的限定幅值。由此可以得出结论,DTC方式对于具有大的冲击负荷扰动的系统,存在着不可完全恢复的速度降落,要设计这样的控制系统必须考虑负荷冲击发生时加入速度补偿控制。图2给出这一分析结果的展示,特别是在低速运转时,在额定冲击负荷扰动下,速度降落达5%,而且不能在0.3 s内得到恢复。在冶金工业的热连轧速度控制系统中,精轧机组速度匹配精度要求很高,进而要求动态降速小于3%,恢复时间小于0.3 s。为此,本文根据这一指标要求,提出并设计了智能负荷观测器的动态速度降补偿控制系统。

2 智能负荷观测器的设计与速度补偿控制

在无负荷检测传感器的情况下,要想控制含冲击负荷的扰动,只能通过电机的电磁转矩观测而间接地得到负荷力矩。同样,在无速度检测传感器[7]的前提下,要想得到电机转子的速度,也只能有电机的速度模型计算,以间接得到转子的速度。由式(1)可以得到电机在旋转坐标下的电磁转矩重写如下:

式中:np为电机的极对数;isq,isd为电机定子电流经3/2变换之后的两相电流;Ψsd,Ψsq为电机定子电流经3/2变换之后的两相磁链。

电磁力矩中包含负荷力矩和加减速力矩,还有克服机械损耗力矩(较小,可以忽略)。由式(1)可知当转速变化为0时,无加减速力矩,则电磁力矩与负荷力矩相等。根据这个特点可设计负荷扰动观测器,因为在冲击负荷扰动的系统中,绝大多数是在速度稳态时加入的。智能负荷观测器具体设计原理简言之是利用电磁转矩信息取代负荷力矩信息,其中必须去除干扰和加减速的电磁力矩信息,详细的实施步骤如下:

1)通过速度给定和速度反馈的比较,其差值小于某个阈值时,认为无加减速,此时观测的电磁力矩就是负荷力矩。由于电磁力矩波动是DTC系统固有的特性,但是波动的方差在一般系统中也是可以估算的,甚至可以实测得到,一般是额定力矩的20%。而大负荷冲击时,一般是额定负载的30%以上才予以考虑,小的负载扰动不至于造成过大的速度降落。为此,设定力矩阈值下限,当力矩的绝对值超过下限时,观测的力矩才是冲击负荷扰动必须考虑的力矩。这个思想就是智能化思想,应用此思想对提高控制系统精度十分重要,否则难以实现自动的速度补偿控制。原因在于观测获得的力矩信息包含负荷力矩与速度、加速度力矩,必须以此为依据进行智能选择。

2)速度和力矩是个完整的反馈控制系统,力矩的波动属于固有存在的,一旦将力矩波动不加选择和限制地再引入速度补偿环节,就会造成更加严重的系统不稳定,致使更大的力矩和速度波动。因此,除了智能选择环节之外,还需对观测到的电磁转矩信号和速度反馈信号进行适当的滤波处理,消除正常的高频波动,使得观测器更加稳定精确。速度补偿的设计思想是在负荷力矩扰动下,立刻给予速度环定量补偿,其补偿量是根据观测得到的实时负荷扰动大小决定的,这个比例系数K1也可以通过实际系统的测试获得,一般地取K1=0.05~0.09,即:

式中:Nref,Nf分别为电机转速的设定与反馈值。

负荷观测器的理论模型如图3所示。

图3中电磁力矩的观测模型如下:

式(6)是磁链的观测器[8],其中Rs是定子电阻。

将式(6)和式(4)代入式(2),就得到了电磁转矩的观测器,在经过式(3)提出的智能逻辑选择器,就获得完整的智能负荷观测器,如图3所示。其中转子速度反馈观察模型就是式(1)所给出的模型,在旋转坐标下重写如下:

由于ωr在加减速时有波动,电磁转矩的输出在正常稳态工作状态下也有波动,对于观测的信号在加入速度补偿控制器之前须经过滤波器滤波。速度滤波时间常数TN为5~10 ms,力矩滤波时间常数TT为1~2 ms。

值得注意的是,本系统均由数字模块搭建实现,则连续传递函数转换为离散传递函数时,使用双线性变换公式。而且在磁链观测器设计中,积分模块也须连接此变换器,这种方法有利于减小纯积分器的误差。双变换公式为

将变换代入式(8)和式(9)整理得到滤波器的双线性变换模型:

速度补偿控制量在智能选择和滤波之后由式(3)计算,再加到速度给定与反馈的加法器中,共同作用于速度调节器的输入端。

3 无张力轧制系统实现和实验结果分析

控制系统使用直接转矩的离散数据系统实现,采样周期Ts=10μs。系统有4个子系统组成,即:1 000 k W交流异步电机,交-直-交PWM逆变器,DTC检测与控制模块和速度调节器模块[9,10]。速度控制模块中有速度补偿控制与速度PI计算的调节器控制模型。

DTC结构模型中又包括3个子模块:转矩与磁链滞环计算模块,空间矢量扇面选择与开关组合模型,定子磁链观测模型。

直接转矩控制系统是参考日本学者高桥勋教授的圆形定子磁链原理实现的,图4所示为定子磁链运行的圆形轨迹。

工业现场是某钢铁公司880中宽带钢热连轧精轧机组第1机架(F1)与第2机架(F2)之间的无活套控制,专业上称之为无(微)张力控制。图5示意了设备布置。

双机架张力公式如下:

式中:A为带钢截面积,A=0.8×0.025=0.02 m2;l为机架间距,l=5 m;E为杨氏弹性模量,E=2.04×108k N/m2。

在实际轧制过程中,实际张力为零是不可能的。所谓无张力是容许张力波动在1.0 k N内,它不会引起带钢的厚度与宽度方向的变形。图6给出了未使用智能负荷观测器的速度补偿控制的张力软测量计算值。这里负张力是表示在F2咬钢突加负荷时出现动态速降,此时F1速度大于F2速度,带钢出现活套。

图7给出了在同样工艺条件下使用智能负荷观测器的速度补偿控制的张力软测量计算值。从图7可以清楚看出,在F2咬钢突加负荷时也出现了动态速降,此时智能负荷观测器的速度补偿控制立刻起到调节作用,及时调回F2的速度降,带钢仅出现微量活套,从而达到了无(微)张力控制效果。本项控制结果使得生产厂家产品的头部质量提高了5%的命中率,且减少了1套活器装置,节约设备投入资金。同时也是在无张力传感器和无负荷传感器工业场取得的一项很有成效的控制范例。

4 结论

为能使直接转矩控制系统应用于具有冲击负荷扰动的工业电力拖动装置中,必须具有速度补偿控制,在无负荷传感器的条件下,设计智能负荷观测器并且有效进行速度补偿控制是十分必要的。本设计思想已成功地应用到了多条热连轧生产线(大型交流电机)的工程项目中,其应用效果极佳。同时,本研究成果扩展了直接转矩控制装置的应用范围,进一步克服了由于力矩波动带来的速度波动,大幅度提高了速度的动态和静态控制精度,有效提升了此类拖动装置的整体性能。

参考文献

[1]Isao Takahashi,Toshihiko Noguchi.A New Quick Response and High Efficiency Control Strategy of Aninduction Motor[J].IEEE Trans.On I.A.,1986,22(5):820-827.

[2]Depenbrock M.Direct Self-control of Inverter Fed Inuction Machine[J].IEEE Trans.on Power Electronics,1988,3(4):420-429.

[3]Ortega R,Barabanov N,Escobar G.Direct Torque Control of Induction Motors Stability Analysis and Performance Improvement[J].IEEE Trans.on Automat Contr,2001,46(12):1209-1222.

[4]李磊,胡育文.基于速度自适应磁链状态观测器的感应电机直接转矩控制系统研究[J].电工技术学报,2001,16(4):25-29.

[5]缪波涛,孙旭东,刘从伟.一种异步电动机矢量控制的转速辨识方法[J].电工技术学报,2003,18(3):14-18.

[6]Romeral L,Arias A,Aldabas E,et al.Novel Direct Torque Control(DTC)Scheme with Fuzzy Adaptive Torque-ripple Reduction[J].IEEE Trans.on Industrial Electronics,2003,50(3):487-492.

[7]何志明,廖勇,李辉.一种新颖的无传感器异步电动机直接转矩控制系统[J].电工技术学报,2009,24(11):21-25.

[8]Shahriyar Kaboli,Mohammad Reza Zolghadri,Esmaeel Vahdati Khajeh.A Fast Flux Earch Controller for DTC-based Induction Motor Drives[J].IEEE Trans.Industrial Electronics,2007,54(5):2407-2416.

[9]张令霞,张兴华.直接转矩控制系统的Matlab建模与仿真[J].电气传动,2011,41(1):9-13.

[10]李玥,解大琴.三相交流电机直接转矩控制研究[J].宝鸡文理学院学报(自然科学版),2013,33(2):1-4.

智能张力控制篇2

在加工制造领域中, 慢走丝线切割机的应用前景非常广泛, 但是电极丝的速度与张力恒定问题一直阻碍着慢走丝线切割机的进一步发展。如果电极丝在加工过程中无法保持恒速恒张力, 将会较严重地影响产品的表面质量和加工精度, 甚至发生断丝现象。电极丝的速度与张力不恒定是目前断丝最为重要的原因, 也是最难解决的问题。鉴于此, 笔者试图开发一套既能满足慢走丝线切割机电极丝的恒速恒张力要求, 又比较经济实惠的智能控制系统, 以满足制造业迅猛发展对慢走丝线切割机的加工效率及加工质量日益增长的需求。

1 控制系统的设计思路

为了实现慢走丝线切割机电极丝的张力和速度2参数的恒定, 采取何种控制方式能更有效更经济地达到目的是首先需要解决的问题。课题研究的恒速恒张力控制系统的设计原理叙述如下:

1.1 恒速控制系统设计原理

由图1可知, 拉丝轮、伺服电机和光电脉冲编码器装配为一体, 若忽略装配上的误差, 伺服电机的转速应等于拉丝轮的转速。要想控制拉丝轮的转速, 只需控制伺服电机的转速即可实现。课题选用光电编码器检测伺服电机转速, 光电编码器由光栅盘和光电检测装置2部分组成。光栅盘是一个在一定直径的圆盘上均匀开通若干长方形孔的装置。当电机旋转时, 光栅盘与电机同速旋转, 经光电检测装置检测并且输出若干脉冲信号, 通过计算单位时间内光电编码器发出的脉冲数就能反映当前电机的转速, 将得到的转速值与设定值比较, 若有偏差, 则通过设计的模糊PID控制算法自动调整PID 3大参数, 进而调整PWM的占空比, 最后在伺服驱动电路的作用下调整伺服电机的转速, 使转速的偏差趋于零, 从而达到转速恒定的目的。

1.2 恒张力控制系统设计原理

课题设定电极丝正常工作时理想的恒定张力为20.0 N。慢走丝线切割机正常工作时, 由于恒速控制系统已保证了拉丝轮的转速恒定且拉丝轮与张力轮物理参数相等, 若要使加工过程中的电极丝张力保持恒定20.0 N, 须使张力轮上伺服电机的转速与拉丝轮上伺服电机的转速相等且保持恒定, 只有这样拉丝轮抽出的电极丝长度与张力轮送出的电极丝长度相等。课题选用张力传感器检测电极丝张力。电极丝张力通过张力传感器实时检测之后, 将张力信号转换为电压信号反馈给CPU。若实际测得的张力值与设定值不相等, 则通过设计的BP神经网络PID算法校正PID参数, 校正好的PID参数进一步修正PWM占空比, 最后在伺服驱动电路的作用下调整张力轮伺服电机的转速, 使张力恢复理想值并继续保持恒定。通常情况下, 张力轮朝电极丝送出的方向旋转, 一旦出现电极丝松弛现象, 张力轮转速变化率应先负后正, 最终与拉丝轮的转速保持一致, 使电极丝恢复到理想张力值。电极丝出现过紧现象时, 张力轮转速变化率应先正后负, 最终与拉丝轮的转速保持一致, 使电极丝恢复到理想张力值。

通过以上对电极丝的恒速恒张力控制思路的阐述, 不难理解电极丝的恒速控制和恒张力控制是相辅相成缺一不可的。试想如果电极丝不能保持恒速, 意味着张力轮送出的电极丝长度与拉丝轮收回的电极丝长度不一定相等, 可想而知电极丝的张力值将一直处于不稳定状态, 也就没有所谓的恒张力。同理, 若电极丝的张力值不能保持恒定, 意味着张力轮永远与拉丝轮不同步, 针对拉丝轮保持其恒速控制的系统也就失去了意义甚至毫无价值。

2 控制算法的选择

控制算法是一个自动控制系统的灵魂, 不同的控制算法将会给同样的控制系统带来不同的控制效果。根据自动控制领域发展的历程看, 自动控制主要经历了3大阶段:常规或传统控制、现代控制和智能控制。前2个阶段主要应用于线性控制系统中, 2种控制方法都是建立在已知被控对象的精确数学模型比如微分方程形式、传递函数形式等数学表达式上。而智能控制主要应用于非线性控制系统中, 不仅适应于已知被控对象的数学模型情况下, 也适应于未知被控对象的数学模型情况下。根据课题的研究背景和现状, 目前采用智能PID控制算法应用于电极丝的恒速恒张力的研究成果较少, 基于此, 笔者选择智能PID控制算法实现电极丝的恒速恒张力控制, 包括模糊PID恒速控制算法和BP网络PID恒张力控制算法。

3 实验分析

3.1 恒速系统的实验分析

电极丝恒速控制系统的理想输出速度为0.18 m/s。实验结果如图2所示, 分析表明:与一般闭环控制、传统PID控制2种算法相比, 模糊PID恒速控制系统稳定时的误差更小, 稳态误差达到±1%以内的响应速度更快, 最大超调速度更小。可见, 将模糊PD控制算法应用于电极丝的恒速控制系统中比较理想, 之所以能达到比较理想的效果是因为模糊PID控制算法能自调整PID 3参数, 从而使系统具有较好的智能性。

3.2 恒张力系统的实验分析

电极丝的张力理想值为恒定20.0 N, 系统无干扰时, BP网络的结构形式为输入层、隐藏层和输出层的层数均为1, 相应3层神经元个数分别为4、5、3, 学习效率η=0.35, 惯性系数α=0.06, 期望误差为0.1 N。实验结果如图3所示, 结果表明:与传统PID恒张力控制系统相比, BP网络PID恒张力控制系统的响应速度更快, 最大超调张力稍小。

4 结语

实验表明, 智能PID控制算法应用于慢走丝线切割机很好地实现了电极丝的恒速恒张力控制, 为提高机械零件的加工质量提供了一条很好的途径。

参考文献

[1]吴玲燕.基于模糊自适应PID算法的研究以及在连续热镀锌生产线张力控制系统中的应用[D]:[硕士学位论文].北京:北京机械工业自动化研究所, 2007

[2]郭应峰.印刷机系统恒张力控制的研究[D]:[硕士学位论文].武汉:华中科技大学, 2004

[3]沈洪.低速走丝电火花线切割机走丝系统的现状和发展[J].电加工与模具, 2002 (6) :17～19

智能张力控制篇3

冷轧处理线中,冷轧钢卷工艺流程一般是开卷、工艺段处理,最后再卷成钢卷。在整个过程中,带钢从机组一处运行到另一处时需保持一定的稳定张力才能顺利通过生产线。

实现张力控制的方法可分为转矩变量调节和速度变量调节。前者通过控制电机的输出转矩来间接控制负载的张力。后者通过把附加速度强加于两个通过带钢相连的传动点(组)中的一个,使之产生速度给定偏差,即让一个传动点的速度给定大于另一个,由于速度给定不同,因此运行时相应传动点的速度调节器就会按照各自给定的速度值进行调节,两点间的带钢就有互相拉拽的趋势,产生两点间的带钢张力。本文所描述的张力控制就是通过速度变量调节实现的。

1 通过速度变量调节张力的张力控制分析

通过速度变量调节张力的张力控制图如图1所示。张力控制的核心是张力调节器,它输出技术速度VTech。同时,张力控制产生技术张力TTech,它等于张力设定值减去相邻张力段的张力设定值。TTech通过计算转换成TQADD,PRE,然后加上摩擦补偿和转动惯量补偿叠加到传动装置的速度调节器之后。这种控制方法可平稳地渡过控制的过渡阶段。

1.1 控制的优点

通过速度变量调节张力的张力控制有以下优点。

(1)在无法精确地获得包角损失和摩擦转矩的情况下,张力测量装置可通过补偿消除这些不利因素的影响。

(2)通过调节器产生VTech,可很好地消除相邻段张力的影响,而通过转矩变量调节张力的效果较差。

(3)带有张力检测元件的直接张力控制可获得非常高的控制精度。

1.2 控制的缺点

通过速度变量调节张力的张力控制有以下缺点。

(1)该张力控制需要张力检测元件,故比不需要张力检测元件的通过转矩变量调节张力的张力控制工程成本高。

(2)由于该张力控制需要张力检测元件参与控制,因此为了保证检测元件测量精确,需要经常对张力检测元件进行校准(标定)。

(3)如果张力检测元件出现故障,且在张力控制的软件中又没有张力检测值的切换处理(通常可切换到通过电机电流计算出的张力或第二个张力检测元件检测值),那么机组的正常生产将受到严重影响。

(4)在本张力控制的张力段中,只有张力检测元件处的张力是准确可控的,在其它地方,张力会随着摩擦力和包角导致的张力损失而不同。这在工程实践中需充分考虑和进行适当的处理。

1.3 原理分析

胡克定律:

σ=ε×E

式中,σ为屈服力,N/m2;ε为变形量,%;E为杨氏模量,N/m2,钢(20℃)为2×1011 N/m2,钢(800℃)为7×1010 N/m2,铝(20℃)为7×1010 N/m2。

在极限情况下,有:

σRE=εLIM×E

式中,σRE为临界屈服力,N/m2,多数钢种的临界屈服力为150～450N/mm2;εLIM为在不产生永久变形情况下的变形量,%。

带钢张力与形变曲线如图2所示。只要带钢的张力小于带钢的临界屈服力,带钢张力和变形量便呈线性关系。其关系可表达为:

或

从物理学可知带钢的变形量(延伸率)也可表达为:

式中,VTcch为技术速度;VL为线速度。

通过式(1)、式(2)可得:

即:

由式(3)可知,技术速度和张力设定值呈线性关系。

通过以上分析可知技术速度可以实现控制,但实际计算得到的技术速度值很小。如:TSET为30kN,截面积为1 000mm2,VL为4m/s,E为200.000N/mm2时,计算得技术速度为0.000 6m/s。

1.4 控制功能描述

1.4.1 数据传送

处理线的基础自动化控制系统一般由PLC和HMI构成。由于处理线工艺复杂导致PLC程序架构较庞大,因此为了减轻PLC的单个CPU负荷,一般把程序按功能分配到多个CPU中去完成。实现带钢传送的程序一般分为线协调(LCO)和速度斜坡发生器(MRG)两部分,而张力控制(TCON)属于速度斜坡发生器部分,因此张力控制和线协调有大量数据要交换。通常,线协调发给张力控制的数据是与张力相关的控制字和张力设定值,而张力控制接收到数据后便进行相应的张力调节,并将相关的状态字和结果值发回线协调。

1.4.2 张力设定

从线协调传来的张力设定有绝对张力和相对张力两种,由控制字的一位信号来区分。

若为相对张力,则张力控制的设定值为:

若为绝对张力,则张力控制的设定值为:

张力控制的设定值设定逻辑如图3所示。

1.4.3 张力给定斜坡发生器

为保证调节过程的平滑性,在张力投入时要求张力按一定的斜坡递增,而在撤掉或减小张力时则要求张力按一定的斜坡递减。这个过程由张力给定斜坡发生器实现,同时为了保证生产安全,该发生器还需具有最大值、最小值限幅功能。张力给定斜坡发生器工作原理如图4所示。

1.4.4 张力实际值采集

张力控制过程中,张力实际值既可直接来自张力检测元件,也可通过执行电机的电流计算得到。该张力控制设计了4种张力实际值采集源,也预留了仿真通道。所有采集到的张力实际值都要经过一个一阶滤波器环节。张力实际值采集控制框图(部分)如图5所示。

1.4.5 相邻区域张力设定处理

理想情况下,张力段和张力段间的张力是互不影响的,但工程实践中却往往互相影响。如,碳钢连退机组工业中,工业炉分为多个张力段,而各张力段间又没有有效的设备将其隔开,因此导致各段张力间互相影响。为此,提出了相邻区域张力设定处理方法,即将本张力段张力设定值减去相邻段的张力设定值得到的差值通过适配处理产生TQTech,再加上摩擦和转动惯量的补偿附加到传动的速度调节器之后形成预控,同时进行张力级联。

张力级联是将多个互相影响的张力段的张力调节器输出叠加到本张力调节器的输出,因此,通常将需叠加的张力调节器的输出进行系数化,即给输出乘上一个系数。张力级联的叠加控制框图如图6所示。

1.4.6 张力初始投入

带钢从无张力状态到有张力控制状态时,一般要求张力不能变化太快,而是渐进地增加的。虽然在张力给定后有斜坡发生器来缓解张力的梯度变化,但张力的变化有时仍不能满足要求。为此通过速度变量调节张力的张力控制设置了一个张力控制的启动环节:张力投入最初时刻,设置一个VTech,Start值,一旦带钢绷紧便取消该值,投入正常张力设定值进行正常的张力控制。张力初始值投入的控制图如图7所示。

1.4.7 张力调节器

一旦张力控制投入,张力调节器便被激活,使张力实际值在张力设定值附近小幅波动,直至设定值。张力调节器的核心是一个PI调节器,为了使调节更加精确,设置了比例常数KP、积分常数Tn可随某变量作线性调整的通道。当比例常数KP、积分常数Tn与某变量存在一定线性关系时可切换到该通道,否则可不用切换便直接设置比例常数和积分常数。张力调节器的最大值限幅(HiLim)和有最小值限幅(LoLim)输出的设置仍采用类似设置比例常数KP和积分常数T1可调整通道的方法。本张力调节器核心虽然是一个PI调节器,但它也可通过Enabe_P_Action(激活P调节)和Enabe_I_Action(激活I调节)参数设置变成一个单纯的P调节器或I调节器。张力调节器的控制框图如图8所示。

2 速度变量调节张力的张力控制应用范围

通过速度变量调节张力的张力控制有以下应用范围。

(1)工业炉段的张力一般分为多段,且每段的张力互相影响,同时控制精度要求较高,因此工业炉段的张力控制使用该张力控制较合适。

(2)很难通过计算获得张力实际值的(如处理线的活套,由于转动惯量、摩擦、包角导致的张力损失难以计算,因此很难算出张力实际值)适合采用该张力调节。

3 结束语

在冷轧处理线中,通过速度变量调节张力的张力控制已应用于武钢三冷轧碳钢连退机组和热镀锌机组,取得满意的效果。

参考文献

[1]周国盈.带钢卷取设备[M].北京:冶金工业出版社,1982

智能张力控制篇4

通过对某机组长时间的厚度偏差规律的摸索和大量数据的分析, 发现厚度偏差主要出现在以下两个过程中, 这就为问题的定性提供了一个基本的方向。首先是轧机起停车阶段, 轧机的起停车情况主要发生在轧机换辊和发生事故时的非计划停车。由于机组当时处于调试阶段, 设备故障率比较高, 轧机起停车的次数和频率比较高, 在生产过程中, 通过轧机出口测厚仪监控发现, 在轧机停车后再次启车时, 成品厚度波动比较大, 当成品厚度小于1 mm时, 厚度偏差范围在±80 um;当成品厚度大于1 mm小于1.5 mm时, 厚度偏差范围在±120 um;当成品厚度大于1.5 mm时, 厚度偏差范围在±150 um;其次是轧机加减速阶段。轧机的加减速主要包括轧机过焊缝时的升降速和酸洗段出现异常情况降速时, 轧机随之降速。在生产过程中观察发现, 在轧机加减速阶段, 轧机出口成品带钢的厚度波动也比较大, 当成品厚度小于1 mm时, 厚度偏差范围在±10 um;当成品厚度大于1 mm小于1.5 mm时, 厚度偏差范围在±14 um;当成品厚度大于1.5 mm时, 厚度偏差范围在±20 um;虽然在轧机加减速阶段, 厚度波动没有超出公差允许范围, 但是对于通板目标厚度命中率, 特别是对焊丝钢等对厚度精度要求比较高的板材影响比较大, 对产品厚度精度控制有很大影响。

通过以上数据摸索与总结, 轧机厚度控制和张力控制是解决厚度波动的突破口。现阶段此类轧机通用的厚度控制方法就是AGC液压辊缝控制以及精确的带钢张力控制。而经典的AGC控制包括监控AGC、前馈A G C以及秒流量A G C。监控A G C是利用轧机某一机架后设置的测厚仪测量得到的厚度数据与目标厚度进行对比, 得到的偏差用于计算轧机辊缝的补偿量, 以达到减小厚度偏差, 保证厚度精度, 这种方式属于反馈调节方式;前馈AGC是利用轧机某一机架前设置的测厚仪测量得到的厚度数据与目标厚度进行对比, 提前计算出本机架的辊缝补偿量, 已达到纠正厚度偏差的目的, 这种方法属于预防调节方式, 能够预先对厚度进行调节;秒流量AGC则是根据轧机前后带钢金属体积不变原理, 在不考虑带钢宽度的微小变化的前提下, 利用带钢在轧机前后速度反馈和厚度的反馈数据实时对机架辊缝进行补偿调节, 以实现本机架带钢厚度的精确控制。而轧机另外一项重要的控制功能就是带钢张力控制, 带钢的连续生产以及精确的厚度的控制都离不开机架间精确的张力控制, 而机架间的张力控制是通过调节轧机运行速度和轧机辊缝实现的, 精确的轧机速度调节和辊缝调节是保证张力稳定的基础。

为消除轧机产生的带钢厚度偏差, 通过对轧机控制系统中影响到带钢厚度控制的主要因素包括AGC自动厚度控制系统和TLC张力控制系统的分析和总结, 发现张力控制中的速度控制存在调节过快不稳定的现象, 同时速度补偿值会出现非正常的积累现象。可以通过对控制系统采取以下措施达到对张力控制的优化。

(1) 张力控制主要是速度控制和辊缝控制, 本机组通过数据分析发现个别机架速度调解过程中存在跟随不同步现象, 导致张力调节不稳, 此现象可通过调整轧机主传动速度环比例系数, 使各机架的响应速度和响应时间能够同步, 从而消除由于个别机架调节过快或者过慢导致的速度不匹配现象。

(2) 二、三、四机架TLC控制中增加了补偿清除功能。TLC张力控制中的TLC (S) 速度控制只在低速过程中使用, 当提速到设定值以上后会转换为TLC (G) 控制, 但原程序中当TLC (S) 速度转换为TLC (G) 辊缝控制后, TLC (S) 速度控制中的速度补偿值会被锁定到系统当中, 不被清除, 这时就会影响到TLC (G) 辊缝控制。现将程序中加了一个TLC (G) 辊缝控制连锁, 即当TLC (S) 速度转换为TLC (G) 辊缝控制后就将原速度补偿值清除, 而这个补偿值的清除是经过一个斜坡功能完成的, 并不是突然就将补偿值消除, 这就减小了参数切换过程中对系统的冲击性。经过本程序的完善和修改, 以及主传动的系数的修改, 现四、五机架间的张力反馈有了很大的改善。

通过完成以上的控制系统优化工作, 成品带钢的厚度控制精度得到了很大的提高, 极大的降低了厚度超差现象。

冷轧轧机的厚度控制属于高精度控制, 影响控制稳定的因素也很多, 除了上述所述的张力和速度因素外, 轧辊的粗糙度、硬度、温度、乳化液的浓度、温度还有设备的安装精度和轧制线等因素都是影响到厚度控制的因素, 当出现厚度控制不稳定的情况时, 要对多方面影响因素进行分析, 并对大量数据进行积累处理才有可能真正找到问题所在, 而往往找问题都是一个艰苦分析和不断验证的过程, 一项一项的排除各种影响因素才能最终确认问题原因, 并对症下药。

摘要：在冷轧产线中带钢厚度偏差是轧机厚度控制面临的一个主要问题, 是影响产品质量的重要因素, 而根据经验发现厚度偏差主要表现在带头带尾以及轧机提速和降速过程中。通过长时间对厚度偏差规律的摸索和总结, 重点要对轧机的速度控制和张力控制进行优化, 从而使带钢的厚度偏差问题得到很好的解决。

关键词：厚度偏差,张力控制,速度控制

参考文献

[1]孙一康.带钢冷连轧计算机控制[M].冶金工业出版社, 2002.

[2]孙一康, 童朝南, 彭开香.冷轧生产自动化技术[M].冶金工业出版社, 2006.

多线切片机张力控制分析篇5

关键词：切片机,多线切割,张力控制

0 引言

科技和社会的发展, 从客观上推动着人们对于集成电路的需求, 而其中所涉及到的切片工艺, 也在这种需求的推动下不断成熟。集成电路中涉及许多硬脆材料切片, 诸如单晶硅、蓝宝石、石英晶体、压电陶瓷、磁性材料、光学玻璃等, 并且其切片质量和效率直接影响着相应电子设备制成品的基片质量、器件成本等参数。因此, 此类材料的切片工艺受到了越来越多的关注和重视。

1 多线切割技术的概念与结构

多线切割技术的核心原理在于通过金属线的高速往复运动把磨料带入到待切割材料中, 按照预先设定的轨迹进行研磨, 并最终将其切开。在操作过程中, 多条金属线同时与待加工材料相接触, 因此可以通过一次操作动作同时切出几百乃至上千切片, 并且在机床健康状况良好的情况下, 切片的弯曲度、翘曲度、平行度、总厚度公差等关键技术指标都会胜于用传统加工设备切割出来的产品。目前, 多线切割已成为行业内脆硬特征材料切割加工的首选, 有明显替代传统内圆切割和外圆切割技术的趋势。

从工作过程上看, 通常选用钢丝线或者金刚石线作为切割线, 并且从放线辊经由一系列导向辊过渡到加工辊上, 最后采用同样的方式将切割线收卷到收线辊。在切片加工过程中, 系统通过驱动加工辊转动, 带动切割线实现高速往复运动, 同时将待切割工件移动至与切割线相接触的位置, 通过切割丝的运动带动研磨用砂浆对待切割件进行反复摩擦, 最终实现切割。多线切割工艺示意图如图1所示, 图中的加工辊控制着一簇切割线进行运动, 对下方的待加工工件施行切割操作。

在实际的线切割工作系统中, 切割线除了受到加工辊以及收放线辊控制以外, 还需要受到位于加工辊两侧的张力控制系统以及排线装置约束, 此外供砂系统、主轴冷却系统、润滑系统、工作台进给系统等也都在整个切割工作中发挥着重要作用。在众多的支持系统中, 张力控制系统直接影响到切割产品的质量, 也从一个侧面影响着切割线以及相关零配件的寿命, 是多线切割机床研究重点关注的因素。

2 多线切割张力控制浅析

在多线切割的工作过程中, 切割线的状态直接影响着切割的工艺和效果, 其抖动幅度和频度对于切片的平行度允差、切痕的最小宽度、角度允差等参数影响很大, 也是工作断线故障的主要成因之一。鉴于此, 在实际工作过程中应当加强对切割线张力的控制, 奠定有效加工基石, 切实提高加工效率以及相关经济效益。首先需要对切割线张力的形成进行深入分析。在加工过程中, 切割丝由放料卷向收料卷运动, 并且在运动途中经过待加工材料, 现用F0表示切割线的张力, 根据胡克定律, 其可以表示为原料传送时间t的函数:

undefined (1)

式中, V1、V2分别为收料卷和放料卷运行的线速度;ε为原料的弹性模量;δ为材料的横截面积;L为原料的初始牵引长度。

由式 (1) 可以看出, 材料在牵引运动过程中的张力形成过程实质是一个速度差积分的过程, 通过对式 (1) 求导可以得到式 (2) :

undefined (2)

式 (2) 表明, 张力变化的方向与速度差相同, 因此对于张力的调节可以从调节速度差的角度着手, 当速度差保持为0时, 张力将保持恒定。对于切割线在加工辊上的张力计算问题, 可以参照瑞士科学家Euler提出的张力递增定律进行计算。在图2中, 假设工作辊顺时针转动, 在其上选取dα角度进行考证, 工作辊对于切割线的弹力和摩擦力分别用dP和μdP表示, 其中μ为摩擦系数。如果单位长度切割线的质量为ρ, 则该段切割线对于辊轴的转动惯量可以用dIε表示, 并且有:

dIε=ρR3dα (3)

式中, R为辊半径。

图2中, β为切割线在辊上的包绕角, 是辊与切割线2个切点半径之间的夹角, 仍然用ω表示辊的转速, F表示切割线张力, 在辊的不同侧标注以不同角标, 则在dP方向上有:

undefined (4)

式 (4) 中, dα以及dF均趋于0, 因此式 (4) 可以近似记为:

undefined (5)

同时在μdP方向上有:

undefined

式 (6) 中右侧可忽略, 近似为0, 则有:

undefined (7)

根据式 (5) 以及式 (7) 可以进一步推导出:

undefined (8)

对式 (8) 两侧进行积分运算, 则:

F0=Fieμβ (9)

由此可以看出, 辊两侧的切割线张力与摩擦系数μ及包绕角β密切相关。

在对切割线张力进行控制的工作中, 一些小型的多线切割机多采用在加工辊和收放线辊之间增加重力锤的方式, 借由重力锤的位置和摆动速度来调节主电动机与放线电动机之间的速度, 使其保持同步, 消除速度差。但是此种方法属于开环控制, 在稳定性上存在明显不足, 目前仅在260 m/min以下速度的机床中应用。另一种可供选择的张力控制方式采用单片机控制AD转换器采集张力传感器相应的反馈信号, 进而做出相应的调节动作。这种闭环控制从理论上会获得良好的效果, 但多线切割时运动系统误差、各线辊的跳动及切割时的负载效应等问题, 会导致切割线张力信号带宽较大, 最高甚至超过500 Hz, 大于系统带宽, 给系统控制带来不利, 因此通常仅用于绞车等张力较大且波动频率低的场合。

目前在多线切割技术领域常见的另一类张力控制方法, 是采用一个质量相对较轻的张力摆杆替代重力锤, 同时采用交流伺服电动机作为张力电动机对其进行直接转矩控制, 以此种方法代替重力锤的作用。采用此种方法对张力进行控制, 在切割线需要较大张力的时候获得了良好的控制效果。与普通重力锤控制方式相比, 此种控制方法张力波动幅度最高可以下降90%, 张力扰动大幅度降低, 有效克服了开环控制的缺点, 是目前工作过程中所采用的相对主流且有效的控制方法。

3 结语

多线切割技术目前还处于不断完善中, 未来必然会发展出更为完备的加工控制工艺。唯有深入了解机械工作的原理和切实问题, 有的放矢, 才能提出有效的改进建议和措施, 有效提高多线切片工作的效率和效益。

参考文献

[1]戴瑜兴, 汤睿, 张义兵, 等.数控多线切割技术及发展趋势[J].电子工业专用设备, 2007 (11)

[2]张义兵, 戴瑜兴, 袁巨龙, 等.多线切割机线张力控制系统设计实现[J].机械工程学报, 2009 (5)

印刷机张力控制装置论述篇6

印刷机是印刷文字和图像的机器,印刷机的发展印证着人类文明发展的步伐,承载着这种文明的扩大与传播。

当代,在承载这项使命各式各样的印刷设备中,胶印机以其印刷质量稳定、印刷速度快、操作简单、自动化程度高等优点被广泛地应用在新闻出版行业和教育出版行业。在胶印机的运行过程中,纸张张力的控制起着非常重要的作用却经常被忽视。

1 卷筒纸印刷机的张力控制系统

张力是卷筒纸胶印机使纸带前进时,对纸带形成的拉力。纸带的张力恒定是保证连续纸带能够顺利走纸印刷不发生断裂,保证套印精度的重要指标之一。

目前卷筒纸印刷机的张力控制系统,主要有速度控制和力拒控制两种方式。一种方法是通过改变制动装置的运行速度来实现纸张张力的控制,速度控制方式所进行的张力控制,可以在印刷机的给纸部分或印刷机各个功能单元进行。另一是通过调节纸卷制动装置的制动力大小来实现纸张张力控制。力拒控制方式则是在给纸部分进行张力控制,通过采用各种不同的制动器对纸卷运行进行制动。目前行业里被广泛采用的是力拒式张力控制方式。

力拒式张力控制方式主要分为气动式张力控制方式和电磁式闭环式张力控制方式这两种。气动式张力控制方式是通过张力检测装置对纸张张力进行检测,并将检测的信号传回到控制系统中。控制系统依据张力预设定值和张力检测反馈值进行比较后,输出信号控制张力辊起升汽缸气压进行张力调整处理。气动式张力控制方式具有控制精度高、稳定性强等特点,可适应高速度、厚纸路印刷状态下的张力要求,被广泛应用在高速卷筒纸印刷机组中。电磁式闭环张力控制方式也是通过张力检测装置对纸张张力信号进行检测,之后将检测的信号传回到张力控制系统中。控制系统依据张力设定值和张力检测反馈值进行比较后输出控制信号给电磁控制器进行磁力调整,达到目标张力值。电磁式闭环张力控制具有随机性强、控制精度高等特点,适应不同纸料(纸张厚度和纸张原材料)但受电磁吸盘长时间磨擦运行会是磁盘温度高的限制,电磁式闭环张力控制方式适用于中低速印刷状态下的张力要求。

2 力拒式张力控制装置的构件

力拒式张力控制装置由纸卷制动装置、纸带减振装置、送纸辊机构、张力检测装置和张力自动控制器等几个部分组成。

1)纸卷制动装置。该装置通过制动力大小调整纸带张力的状态。制动力大小在印刷过程中必须进行准确可靠的调整。避免纸带因为过载出现断纸或张力不够使纸带松垮套印不准。制动装置依据以上分类有电磁式制动和气动式制动两种方式。电磁制动器控制制动盘面大,制动力矩大,依据纸架结构多采用单磁面制动,导致电磁盘面磨损严重使用时间短。气动式制动盘面小,多采用双盘制动,制动效果好,刹车片磨损小使用时间长。

2)纸带减振装置。该装置用于吸收和减小纸带运行中由于机器和纸卷振动产生的张力和速度的波动。减振装置一般包括浮动辊机构和阻尼机构。浮动辊机构设置在机器走纸张力第一次校正位置。浮动辊可以消除纸卷不规则引起的张力变化,当纸带的两边松紧不一致时,可以通过浮动装置的弹簧压缩量的变化,调整这种不一致状态。阻尼机构主要是对由于速度急剧变化所产生的走纸张力的急剧变化施加阻尼,使这种突然剧烈的张力变化变得平缓、连续,稳定纸带的张力。

3)送纸辊机构。送纸辊又称为纸带驱动辊或续纸辊。送纸辊是给纸机的最后一个部分,纸带离开送纸辊之后就进入到印刷单元进行印刷。送纸辊机构用于对纸带进行强行驱动并控制纸带速度和张力,保证纸带能够顺利地向前运行并将纸带平稳送出。送纸辊机构一般由二到三个辊组成。其中一个是由电动机驱动的、速度可以调整的钢辊。送纸辊机构一般安装在电磁式制动纸架的输纸部分,在更换纸卷时协助新纸卷快速启动运行,减少纸卷的加速时间,确保印刷不间断的前提下顺利的更换纸卷。该机构多应用在不停车接纸的零速纸架上。

4)张力检测装置。该装置用于将纸带的张力大小进行检测并送到张力控制系统中。张力检测装置直接检测纸带的实际张力值,然后把张力数据变成张力信号送入到张力控制器中。张力控制系统将这个信号与预先设定的张力值比较,计算出控制信号,从而自动调整电磁制动器激磁电流、气动制动系统的汽缸气压或者调整控制电机的电压,实现张力大小的调整,使纸带的实际张力值与设定值相同。

5)张力自动控制器。张力自动控制器是接收张力变送器送来的生产过程被调变量变化的信号,并与设定的被调参数的进行比较得到差值经过控制器一定的调节运算进行处理,并将处理后的数据信号反送到张力控制调节机构中,实现调整张力大小的装置。张力自动控制器是印刷机张力控制系统的核心部分,直接决定着张力控制系统的控制效果和品质。

3 以DLP250卷筒纸输纸机为例剖析张力系统控制

以上海恩母易基的DLP250卷筒纸输纸机张力控制系统为例剖析张力系统的控制。DLP250的给纸机张力控制系统,采用气动盘式制动方式对输纸卷进行制动控制。利用浮动辊侧面的滑动变阻器检测纸带张力,将张力信号变为电信号。制动转盘随纸卷一起转动,制动刹车片通过两组气动压膜的压力控制,实现对转动盘的压力摩擦,进而实现对纸卷转速和印刷机转速的差值控制,实现印刷过程纸张张力的控制。

在纸卷半径尺寸发生变化或其他干扰因素造成的纸带张力大小偏离张力的设定值时,张力控制系统便通过改变制动盘刹车片压膜的气压压力调整制动力大小。纸张张力的控制实际上就是制动盘刹车片压膜压力的控制。检测装置将输纸线的张力信号送到给纸机的控制系统,控制系统依据张力设定的数值和实际张力大小,发出适当的电压信号,对制动压膜的气体压力进行控制。系统张力设定值是根据工艺和实际生产状态设定的,对应为直流电压0~10V。电压信号通过电气转换器E/P输出一个0~0.7MPa的气压信号给浮动辊的起升气缸,根据张力设定,基本给定了一个压力值,使浮动辊具有一个目标基准的位置。检测张力是一个旋转方式量程为1kΩ电位计,安装在浮动辊侧面的回转轴上。电位计根据浮动辊的起升位置输出一个电压为0~10V的压力信号。当系统工作时,浮动辊检测纸带的张力大小,并将张力大小对应的电压值送入EAE张力控制器中。EAE根据这个信号和张力设定的数值信号及时地进行判断,计算并输出控制电气转换器E/P电压值。

实际印刷过程中有很多因素会影响到张力控制系统的控制质量。有纸张本身质量问题、室内空间的湿度问题、纸路的路径问题等,其主要控制精髓是控制系统采用的控制规律,决定着控制系统的好坏和系统运行的稳定。因此要印刷出精品的报纸书刊,除调纸张选材和整外部环境因素外,控制系统的控制规律选择一定要保证系统反应快、超调小、误差小,又要保证控制系统稳定。卷筒纸印刷机的张力控制是卷筒纸印刷中必须进行的工作。单闭环的控制能满足一般的报纸印刷要求,在广告印刷中为了获得好的张力控制质量必须选择较高精度的张力检测装置,采用合适的控制规律。如果这些因素都考虑到了仍不能满足印刷条件对纸带张力的要求,那么就需要在印刷设备控制的基础上增加建立另外的控制系统。如:山西闻兴印务有限责任公司环球四五印刷机组中配套的二次张力稳定控制器、精品印刷烘干机等。

参考文献

[1]余节约,田培娟.印刷工艺原理[M].杭州:浙江大学出版社,2010.

[2]张海燕.卷筒胶印机[M].北京:化学工业出版社,2006.

镀锌线炉区张力速度控制篇7

1 张力速度控制原理

酒钢镀锌机组采用新日铁设计的立式退火炉, 炉区的传动电机均为变频电机。电机采用了速度转矩双环控制, 电机的转速和转矩通过减速箱后转化为传动辊的转速和转矩, 使各个区段的带钢按照一定的速度、张力运行。

对于生产线上某一张力区域, 区域内所有参与张力调整的传动辊提供的总张力值等于该区域的张力设定值减去后一张力区域的张力设定值。具体到该张力区域的某一参与张力控制的传动辊在按照特定算法进行张力分配后, 把张力转换为转矩值, 传送到变频器控制电机转矩。

此外, 实际生产运行时还需要进行转矩补偿。转矩补偿包括空载转矩和加减速时的动态力矩 (Forcing) 。在调整生产线速度时, 就需要给出一个加减速补偿转矩。机械损耗作为一个固定参数在变频器中设定, PLC程序中不进行机械损耗计算。

为保证退火炉区域内带钢张力的稳定性, 在电机的速度转矩双环控制系统基础上, 增加了张力闭环控制。张力计作为检测带钢实际张力的检测仪器, 实时地将张力实际值反馈到控制系统中, 与张力设定值进行比较。它们的差值信号输入到张力调节器中。张力调节器的输出量经过变化转换为电机的附近速度值, 与主速度设定值相加后传送到变频器控制电机转速。

各区域可提供张力段差如表1所示。

2 关键参数计算

PLC计算出的设定值通过接口送到变频器执行, 从而实现对生产线速度和张力的控制。主要设定数据有速度设定值 (N) 、加减速补偿转矩τH、张力转矩τS。

2.1 辊径补偿常数K d

镀锌线控制系统常数 (Ktia、FTCC) 计算使用的辊径为理论最大辊径 (电机参数表中的Dmax值) 。因此, 在计算出速度、转矩等设定值后、再传送到变频器控制执行前, 需要进行辊径补偿计算。Kd就是辊径补偿常数, 其计算公式为:

公式中D为传动辊实际辊径, Dmax为理论最大辊径。

2.2 电机负荷转矩计算

驱动辊张力到转矩的转换公式为:

公式中T为张力值, N;τ为转矩, N﹒m;i为传动系统减速比;Te为电机额定转矩, N﹒m。

引入常量Ktia, 程序计算中简化为:

2.3 负荷分配

上述计算出的转矩τS为张力区域内总转矩, 由该张力区域内参与张力控制的传动辊共同提供, 需要分配到各个传动辊电机。