автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Синтез систем управления взаимосвязанными электроприводами агрегатов непрерывно-поточного производства

РГб од

- 9 ОПТ |В05

На' правах рукописи

Хань Шаокунь

СИНТЕЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ВЗАИМОСВЯЗАННЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ АГРЕГАТОВ НЕПРЕРЫВНО-ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

Специальность: 05.09.03 - "Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1995

юоота выполнена в Санкт.-Петербургском государственном элею техническом унивеситете имени В.И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Новиков В.А. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Козярук А.Е. кандидат. технических наук, доцент Зотов Н.С.

Ведущая организация - АО КО НИИМЕТМАШ

Защита состоится * _1995 г. в [^ час. на заседа

диссертационного совета К 063.36.08 Санкт-Петербургского госух ственного электротехнического университета им. В.И.' Ульян (Ленина), по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул'. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан

1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Валабух А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. В ряде отраслей промышленности повышение юии, производительности труда и качества продукции связано ч с 1анием агрегатов непрерывно-поточного производства, в которых с жой точностью осуществляется движение разнообразных координат, ¡деляемых технологическим процессом. К агрегатам, которые обеспе-1ют транспортирование и обработку ленточных материалов, относятся >ерывные прокатные станы, бумагоделательные машины, линии по про-)дству и обработке полимерных материалов, печатно-отделочные ли-полиграфии, машины текстильного производства и др. Большую роль зешении задач комплексной автоматизации агрегата непрерывно->чного производства играет регулируемый электропривод. Система ißления многодвигательными электроприводами таких агрегатов вза-:вязана через гибкий обрабатываемый материал, что осложняет их «ышленную эксплуатацию и ограничивает возможность применения ме->в стандартных настроек регуляторов, разработанных для систем •троприводов .■

Математическое описание системы электроприводов должно учиты-. реально существующую взаимосвязь между электромагнитными, меха-¡скими и технологическими- процессами. Это приводит к существенно-усложнению структур систем управления взаимосвязанными электро-юдами (СУВЭП), что^.' в свою очередь, осложняет синтез оптимальных ■роек регуляторов и дополнительных корректирующих связей. К тому в большинстве случаев структуры СУВЭП оказываются нелинейными, требует применения нелинейных методов исследования или соответ-ющих приемов линеаризации систем. Проблема построения и оптими-:и СУВЭП в условиях влияния упругих связей и вариации параметров лекает к себе широкое внимание специалистов. Основным направле-1 проводимых исследований следует считать создание комплексной дики проектирования СУВЭП как единой электромеханической системы штом существующих параметров и связей, и реальных условий про-енной эксплуатации. В трудах Борцова Ю.А., Быстрова A.M., Дружи-Н.Н., Иванова Г.М., Новикова В.А., Ключева В.И., Ковчина С.А., ва В.В., Соколовский Г.Г., Филатова A.C., Шестакова В.М. и дру-разработацы фундаментальные вопросы теории взаимосвязанных элек-еханических систем с упругими связями, определены основные пути

их анализа и синтеза.

Процесс проектирования представляет из себя- сочетание творч< ских и формальных видов деятельности и требует больших временны: материальных и трудовых затрат. Применение же при проектирован] ПЭВМ позволяет автоматизировать процесс формальной деятельности пр( е.ктировщика, эффективно проводить анализ различных вариантов стру1 тур/'что.приводит к уменьшению объемов дорогостоящих физических эк< периментов, трудовых и временных затрат.

Большая размерность уравнений, описывающих СУВЭП, -сложность математическом описании возмущающих воздействий, действующих

г .

СУВЭП,. одновременное рассмотрение всей совокупности факторов, отр< жающих свойства объекта управления, требует создания специальных а, горитмов синтеза СУВЭП.

Цель работы. Целью работы является разработка методик синтеза исследования СУВЭП агрегатов непрерывно-йоточного произбодстеа ' 1 ПЭВМ и решения практических задач. Для достижения поставленной це. в диссертационной работе ставятся и решаются следующие задачи:

- Анализ свойств систем управления многодвигательными электр> приводами непрерывно-поточного производства для ряда основных с раслей промышленности.

- Анализ методов синтеза и структурной организации СУВЭП, разработки методики синтеза и декомпозиции- СУВЭП на основе системн го подхода применительно к классу технических объектов непрерыв» поточного производства.

- Анализ типовых функциональных модулей агрегатов непрерывн поточного производства и исследование их алгоритмов•управления.

- Анализ систем компенсации транспортного запаздывания и разр ботка алгоритма адаптивного управления в системах с транспортным з паздыванием.

- Практическая реализация разработанных •методик и .алгоритм при создании СУВЭП.

Методы исследования. Для . решения поставленных задач в рабо использована комплексная методика исследования, включающая в сее| методы теории электроприводов, теории автоматического управлеш

¡тоды оптимизации и математического моделирования на ПЭВМ.

Научная' новизна. При решении поставленных задач Сыпи получены ¡зультаты, определяющие новизну работы и выносимые на защиту. К ним сносятся:

Унификация и математическое описание функциональных модулей гхнологических объектов непрерывно-поточного производства.

Унифицированные алгоритмы управления типовыми функциональными эдулями технологических объектов непрерывно-поточного производства.

Методика синтеза СУВЭП агрегатов непрерывно-поточного производ-гва по критериям интегральных оценок.

Алгоритмы управления системой с транспортным запаздыванием.

Алгоритм адаптивной настройки системы управления с транспортным шаздыванием.

Практическая ценность результатов работы заключается в следую-

эм:

- Проведена унификация и получено математическое описание $ун--юнальных модулей агрегатов непрерывно-поточного производства.

- Разработаны унифициррванные алгоритмы управления типовыми марлями агрегатов непрерывно-поточного производства.

- Разработана методика синтеза СУВЭП непрерывно-поточного про-зводства.

- Разработан алгоритм адаптивной настройки систем управления 5ъектом'с транспортным-запаздыванием.

- Разработаны математические модели систем управления продоль-5-резательным станком, бумагоделательной машины, непрерывного пробного стана.

Аппробация работы. Основные положения и результаты диссертаци-шой работы докладывались и обсуждались на научно-технических конвенциях СПбГЭТУ в 1993, 1994, 1995 г.г.

Публикация. По результатам работы опубликованы 2 статьи, а аварское свидетельство на изобретение в печати.

Структура и объем работы. Диссертационная 'работа состоит > введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литератур! включающего 100 наименований. Основная часть работы изложена на 1' страницах машинного текста. Работа содержит 43 рисунка и 7 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РЙБОТЫ

Во введении определяется научная проблематика работы, обоснов вается ее актуальность, приводятся цель, задачи, • осНо_вные положен выносимые на защиту и основные практические результаты диссертацио ной работы.

В первой главе дана характеристика систем управления многодв гательными электроприводами непрерывно-поточного производства д ряда основных отраслей промышленности: непрерывные прокатные стан бумагоделательные' машины, линии по обработке полимерных материало печатно-отделочные линии полиграфии, машины текстильного произво . ства и.др. Такие системы многодвигательных электроприводов име сложную структуру, и представляют собой системы управленйя многома совыми электромеханическими объектами с разветвленными упруг! связями, образованными элементами электродвигателей, обрабатывав! материалом и др., ив функциональном отношении содержит много о шего. ' •

Для всех рассмотренных промышленных установок основные тре! вания к системе управления электроприводами являются общими. Не( ходима длительная стабилизация с той или иной точностью линей] скорости движения обрабатываемого материала и связанная с этим : обходимость стабилизации соотношения скоростей отдельных секций, : ходя из условий технологического процесса и поддержания заданных тяжений в межсекционных промежутках. Необходимо плавное регу рование скорости движения обрабатываемого материала, а следо тельно, и соответствующее этому автоматическое регулирование со ношения скоростей секций установки в'диапазонах, зависящих от т бований технологического процесса и свойств йбрабатываеыого ма риала. Необходима подрегулировка скорости отделочных секций с висимым или независимым управлением скоростью соседних еекмий. обходимо рассматривать системы управления электроприводами как стемы, взаимосвязанные через непрерывно движущееся полотно (метг бумага, полимерная пленка, ткань и др.).

Исходя из требований технологии все регулируемые электроприводы зханизмов агрегатов можно разделить на следующие группы: I Электроприводы, обеспечивающие плавное регулирование в опре-зленном диапазоне и поддержание заданной угловой скорости механизме ри изменяющейся нагрузке; 2>Электроприводы, обеспечивающие поддер-ание заданного соотношения скорости механизма со скоростью ведущей екции в статических и- динамических режимах; 3)Электроприводы меха-иэмов, осуществляющих размотку, протяжку и намотку обрабатываемого атериала, создание и поддержание заданного натяжения или вытяжки Срабатываемого материала; 4)Электроприводы, обеспечивающие компен-ацию статических и динамических моментов нагрузки.

Исходя из разработанной классификации сформулированы требования : многодвигательным электроприводам агрегатов, разработаны их типо-1ые модули.

В соответствии с целями и-задачами диссертационной работы математически сформулированы задачи синтеза СУВЭП непрерывно-поточного 1роизводства. Рассмотрена общая постановка задачи принятия решения 56 оптимальном варианте системы по совокупности частных критериев, зтражающих различные качественные свойства' системы. Основное внимание сосредоточено на оценках точностных свойств СУВЭП. В связи с этим и формируется обобщенный критерий. Частные критерии, отражающие <шые свЪйства электроприводов, частично учитываются косвенным образом в виде ограничений в обобщённом критерии качества.

Для Г выходных переменных СУВЭП с учетом их вклада в формирова-1ий показателя качества технологического объекта обобщенный критерий качества определяется через частные критерии сепаратных систем с /четом нормы вектора оценок', вектора варьируемых параметров и огра-шчений переменных в виде:

/=1/7=1 /=1

при £>у(а)<С]; а еМа.

При синтезе СУВЭП агрегатов непрерывно-поточного производства южно записать интегральную оценку динамических ошибок 1-й координаты

в следующем виде:

Qij(a)=Jf ; Jij =%'/0ly + auIUJ+...+akiIkiJ +...= I.akiIkij,

к—0

—«■

О^,- - весовые коэффициенты, учитывавшие интегралы от квацрато старший производных динамической ошибки /-й координаты е^ . .

В' процессе параметрической оптимизации системы в • рамках ква зиоптимальной структуры находятся параметры регуляторов, при которь обеспечивается минимум интегральной оценки динамических ошибок вы ходных координат. С учетом принятых альтернатив построены СУВЭП аг регатов- непрерывно-поточного производства необходимо найти решени для которого

mm

Q = bti iaklIkiJ

i= I V=1 k=0

£¿, = 1, а eMa. (l

i=i

Элементами вектора а являются: коэффициенты инерции и параметр: упругих связей электроприводов, параметры регуляторов, частоты срез: и коэффициенты соотношения сопрягающих частот характеристик систем соответствующие передаточным функциям заданного вида' для сепаратны систем.

Данный подход к синтезу СУВЭП агрегатов отличен от традиционны схем решения задач синтеза, так как взаимосвязанный объект управле ния рассматривается как изменяемый совместно с регуляторами. Пара метрическая оптимизация осуществляется методами нелинейного програм мирования с использованием разработанной диалоговой системы автома авизированного синтеза й исследования..

Во второй главе разработаны математические модели типовых моду лей агрегатов непрерывно-поточного производства и принципы построе ния СУВЭП агрегатов.

Для разных технологических объектов непрерывно-поточного произ водства с позиции системного подхода разработана ебобщеимая exet

труктурной организации СУВЭП агрегатов, которая представляет собой рехуровневую . иерархическую систему, содержащую электромагнитную, еханическую и функциональную подсистемы. Функциональная подсистема беспечивает формирование показателей качества технологического объ-кта. Эти показатели являются выходными переменными технологического бъекта,

В соответствии с обобщенной схемой структурной организации УВЭП агрегатов возможно выполнить топологическую декомпозицию слож-:ой системы на отдельные подсистемы, каждая из которых имеет сильные нутренние связи и вместе с этим имеются слабые взаимные обратные :вязи между подсистемами. Кроме такой горизонтальной декомпозиции юзможно выполнение вертикальной декомпозиции в рассмотренных под-:истемах. .

Используемый йринцип декомпозиции взаимосвязанной системы опре-(елен как принцип динамической декомпозиции. Он отличается от при.н-1ипа разделения движений сепаратных систем тем, что при его примене-ши все сепаратные системы могут обладать близкой динамикой, что хорошо согласуется с минимизацией квадратичных функционалов качества.

Условие декомпозиции взаимосвязанной системы управления опреде-тяется* из условия диагональной доминантности матрицы оценок

()ц(а)» £ (2д(а), или вц(<я) = Рц £ Изменением вектора па-

эаметров а. минимизируется оценка обобщенного критерия качества с /четом ограничения координат системы и обеспечивается выполнение условия декомпозиции.

Анализ .систем управления многодвигательными электроприводами агрегатов позволяет выполнить унификацию и математическое описание функциональных модулей. Для основных функциональных модулей взаимо-;вязанных систем управления упругими механическими подсистемами, содержащими .обратные связи по обобщенным координатам, их производным и интегралам упругих сил, определены матричные уравнения, что удобно цля анализа и синтеза.

На основе анализа свойств систем управления многодвигательными электроприводами непрерывно-поточного производства для разных отраслей промышленности разработаны унифицированные алгоритмы управле-

ния типовыми функциональными модулями агрегатов. С позиции управле ния функциональными модулями разных агрегатов непрерывно-поточно! производства можно выделить типовые функции управления электропривс дами, имеющими взаимосвязи через общие механизмы и обрабатываем! материал. Это' следующие функции управления: 1) соотношением моменте нагрузки; 2) скоростями и соотношением скоростей; 3) положениями соотношением положений; 4) одновременно соотношением скоростей и пс ложений; 5) соотношением скоростей и натяжениями (усилиями); 6) ско ростями и натяжениями; 7) технологическими переменными через положе ния исполнительных механизмов; 8) технологическими•переменными чере скорости исполнительных механизмов; 9) технологическими переменны» через переменные элек?роприводов и переменные исполнительных уст ройств иного вида.

Можно раскрыть все функции и соответствующие им алгорить управления.

1.' Управление соотношением. моментов нагрузки выполняется отно сительно ведущего электропривода, замкнутого по положению или ско рости, путем формирования сигнала задания на величину электромагнит ного момента привода по сигналу задания на момент 1-ого привод

путем умножения на коэффициент соотношения моментов ^См(М)' так чт

ММ = Ксм(М)М(•

2: Управление скоростью и соотношением скоростей выполняете аналогично функции 1) . Управление осуществляется путем воздействи на контуры управления скоростями электроприводов от ведущего незави сиуого сигнала. При использовании динамической декомпозиции возможн в сепаратных системах использовать традиционные настройки регулято ров, в частности, применять ПИ-регуляторы скорости.

3. Управление положением и соотношением положений электропривс дов, имеющих механизмы взаимосвязи, выполняется по разности скоро стей и положений путем воздействия на' контуры управления моментам при использовании П или ПИ-регуляторов разности переменных.

4. Одновременное управление соотношением скоростей и положений применяется главным образом в агрегатах прокатного производства объединяет функции 2) и 3). В контурах скорости применяют П:

эегуляторы, в контурах положения П-регуляторы.

5. Управление соотношением скоростей и натяжениями (усилиями) ¡ыполняется путем дополнения функции . 2) задачами управления натяже-1иями. Управляя значениями натяжений путем воздействия на регуляторы жорости можно использовать ПИ-регуляторы натяжений.

6.Управление скоростями и натяжениями. Управляя натяжением пу-■еы воздействия'на контуры управления моментом электроприводов и вы~ юлняя декомпозицию системы, целесообразно использовать И-регу-уяторы 1атяжений. Настройки системы управления скоростью - традиционные.

7. Управление технологическими переменными через положение ис-юлнительных механизмов содержит функции 4) с дополнением транспортов запазйывания. Управляя технологической переменной путем воэдей-твия на замкнутый контур положения целесообразно использовать П~ егуляторы.

8. Управление технологическими переменными через скорости ис-олнительных механизмов имеет те же особенности, что и функция 7) . ерез П . или. И-регуляторы системы управления соотношением скоростей, беспечивая заданные значения технологической переменной.

9. Управление технологическими переменными через переменные. Лектроприводов (скорости, положения и др.) и переменные.;исполни-ельных устройств иного вида (давление, температура, подача эмульсий

др.) выполняется с использованием ~И-регуляторов с учетом времени ранспортного запаздывания с разделением каналов управления по бы-тродействию и зонам управления.

В технологических объектах управления разного производственноге азначения могут использовать любые сочетания функциональных моду-ей. Применяя динамическую декомпозицию взаимосвязанных систем правления, возможно использовать унифицированные алгоритмы управле-ия для автоматизированных технологических комплексов любой слож-ости.

Управление толщиной - одной из технологических переменных ка-актерно свойство транспортного запаздывания в химической, металлур-•иескей, нефтяной и других отраслях промышленности. Транспортное

запаздывание обычно складывается из двух показателей: 1) технически характеристики применяемых датчиков (инерционность); 2) место распо ложения датчиков (длина линии связи). Наличие транспортного запазды вания в системе управления приводит к увеличению динамических ошибо системы, а при больших значениях и к нарушению устойчивости системы Поэтому необходимо компенсировать время транспортного запаздывания Существует много методов компенсации транспортного запаздывания. По пулярный и перспективный метод компенсации - это модельная компенса ция. Впервые идея модельной компенсации транспортного запаздывани Г| в объектах управления была сформулирована О.Дж.М.Смитом, сама си стема компенсации, получила название системы Смита. В системе Смит выполняется компенсация транспортного запаздывания Г( путем введени искусственной задержки сигнала в блоке компенсации запаздывания н время компенсации т^ и обеспечивается Г 2 —Т|. Недостаток систем Смита и других систем компенсации транспортного запаздывания заклю чается в том, что система полностью компенсируем запаздывание тольк при условии постоянства времени запаздывания Г(. Если т1 изменяется а Г2 постоянное, то невозможна полная компенсация Г|. Чем больше от клонения |Ат| (здесь Аг = Г|—Г2) , тем хуже компенсация. 'Для повыше ния точности регулирования разработан алгоритм адаптивной настрой» системы'с транспортным запаздыванием. Условие Г|(|) = Гг(') обеспечу

вается пр! изменении значений с помощью 'блоков адаптивно!

управления.

Адаптивная настройка осуществляется с помощью тестового сигна^ Ут! который периодически поступает в систему управления с сигнале задания . Выявляя и оценивая ошибку системы в' (являющейся част! полной ошибки е), величина и знак которой является функции Аг(<) = Г|(|)— 1"г(0' определяется шаг изменения Аг2у+| на каждом полуп риоде }Тй тестового сигнала с тем, Чтобы за несколько значений ) п< лучить равенство £'. = 0 .

Оценка О у ошибки на раедом интервала выполняется в ви

-11-

[нтегральной квадратичной оценки:',

'де /(, <2 ~ нижний и верхний временные пределы оценки динамической шибки системы.

Шаг 'Лг2/И устанавливается путем, умножения <т^ на масштабный ко-ффициент Ка,' т.е.

Аг2у+1 = Ка<У} ,

де ' Ка определяется сходимостью алгоритма адаптации с заданным ка-

еством. Полупериод частоты сигнала ут определяется временем Тр

ременным интервалом — '2 — '1 оценки. cTjl быстродействием системы

правления с транспортным запаздыванием при условии = Г| .

Тестовый сигнал включается периодически, в соответствии с изме-ением режимов работы технического оборудования. Включение сигнала роисходит по программе, а отключение - автоматически после устрайе-лл ошибки компенсации. Э'хо обеспечивается блоком включения и отклю-эния тестового сигнала. Техническая реализация оценки ошибки и шаг зррекции выполняется на базе наиболее перспективных средств вычис-<1тельной техники.

В третьей главе разработаны алгоритмы синтеза СУВЭП агрегатов 1 основе унифицированных алгоритмов управления типовыми модулями, ■'ВЭП агрегатов с учетом упругих свойств механизмов и обрабаты-»емого материала, и систем управления с транспортными запаздывани-1, а также программное обеспечение синтеза СУВЭП агрегатов непре-.шно-поточного производства на ПЭВМ.

В соответствии с системным подходом, синтез взаимосвязанных си-?ем управления на ПЭВМ осуществляется по следующему алгоритму:

1) Для каждой унифицированной системы управления типовыми мсду-[ми с заданной функциональной подсистемой устанавливаются вари-штьг шолнения подсистем сепаратных систем управления и, следовательно, рланты систем управления в целом. Устанавливаются основные

(ведущие) и вспомогательные координаты,

2) Исходя из предложения возможности реализации динамическо] декомпозиции, известных характеристик возмущений выполняется синте систем управлений при условии их автономности или частичной автоном ности. В соответствии с этим из ряда альтернатив устанавливается ба 'зовый вариант каждой сепаратной системы, полосы пропускания сепарат ных систем и коэффициенты инерции электроприводов..

3) Выполняется синтез взаимосвязанных электромагнитных под систем (ВЭП) из условйя реализации заданных полос пропускания сепа ратных систем управления.

4) Для ирходной конструкции механизмов определяется механиче екая модель взаимосвязанной механической подсистемы (ВМП), после 46 го осуществляется синтез ВМП.

5) в соответствии с установленной структурой ВЗП и ВМП выло.' няется параметрический синтез взаимосвязанной системы управления, ходе которого выполняется уточненный синтез сепаратных систем упра! ления.

6) окончательно устанавливается структура и параметры систе! управления типовыми модулями и рассчитываются оценки достижимых да намических точностей координат системы управления.

В настоящее время хорошо формализована процедура синтеза ВЭП поэтому основное внимание уделено синтезу СУВЭП с учетом- уп]3уг:

свойств механизмов и обрабатываемого материала как системы с ВМП.

)

При синтезе ВМП решаются две основные группы задач: 1) апред ление структуры механической модели ВМП, обеспечивающей при /И вхо ных и Т выходных переменных оптимальное решение задач управления; определение параметров ВМП обеспечивающих малую интенсивность упр гих колебаний механизмов в заданных полосах частот сепаратных сист. управления и выполнение условий диагональной доминантности пере! точной матрицы СУВЭП. Задача синтеза ЕМП формулируется по резуль1 там синтеза электромеханической системы управления из условия пол чения заданной полосы пропускания системы. В связи с Ьтим^разрабо^ на методика синтеза ВМП, базирующаяся на математическом описании 1 ханической подсистемы в главных координатах и на использовании ме1 дов нелинейного программирования. Для синтеза инерционно-жесткост

тараметров механической подсистемы выполняется решение систем.нелинейных уравнений, образованных из уравнений связи главных и обобщении координат и условий ортогональности главных координат, .методом птрафных функций.

Методика синтеза систем управления с транспортным запаздыванием, базирующаяся на основе функции чувствительности, позволяет произвести ранжирование составляющих синтеза и сократить его время.

Методика синтеза адаптивных алгоритмов управления в системах с ¿ранспортным запаздыванием разработана с учетом нелинейностей, регу-пярных и случайных составляющих возмущений и базируется на интегральных квадратичных оценках, численном методе последовательного типа решенйя нелинейных уравнений.

В соответствии с отмеченными методиками синтеза разработано программное обеспечение процессов синтеза СУВЭП агрегатов непрерывно-поточного производства, ориентированное на ПЭВМ. Программные средства написаны на алгоритмическом языке FORTRAN-77, имеют модульную структуру и расчитаны на ПЭВМ типа IBM AT 486DX2-66 с ОЗУ не менее 4 МБайт,

Четвертая глава посвящена реализации разработанных методик, алгоритмов и разработке СУВЗП агрегатов непрерывно-поточного производства. В качестве примера исследования динамических характеристик и синтеза рассмотрена система управления двумя смежными клетями прокатного стана, обеспечивающая одновременное управление скоростями, соотношением скоростей валков, раствором валков и натяжением металлической полосы между клетями и толщиной полосы.

Нормальный режим прокатки металлической полосы до заданных параметров (толщины, ширины, качества поверхности) происходит 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 устанавливаются из условия количества металла, проходящего в единицу времени. Заданные растворы валков устанавливаются из условий технологии прокатки металла.

На основе функциональной схемы была разработана имитационная модель, учитывавшая все технологические особенности раеСматридеемого

объекта, 'а также управляющие и возмущающие воздействия. При составлении имитационной модели системы управления двумя смежными клетям! прокатного стана исходили из следующего:

1) Система "управления клетью прокатного стана включает в себ) систему управления положением нажимных винтов и систему стабилизацга скорости прокатки.

2) Между системой управления положением нажимных винтов и системой управления скоростью существует двухсторонняя взаимосвязь Так система управления' положением нажимных винтов, оказывает воздействие на систему управления скоростью через передаточную функци,

■И'тСр) путем увеличения или уменьшения величины межклетье-вого натяжения. А система стабилизации скорости оказывает'влияние н систему регулирования положением нажимных винтов через передаточны

функции , 1У2(р) .

3) Взаимосвязь локальных систем управления электроприводами че рез общее обрабатываемое полотно имеет место в. тех случаях, когд движение полосы металла в межсекционном промежутке происходит . определенным значением натяжения . Межклетьевое натяжение за§и

сит от разности скоростей металла на выходе из клетей О/, . им и ве личин обжатий металла , .

4) Наличие транспортного запаздываний Г| приводит к увеличени динамических .ошибок системы, а при 'больших значениях и- к нарушени устойчивости системы.

Система управления двумя смежными клетями непрерывно-прокатног стана содержит четыре сепаратных системы: две системы управления по ложением нажимных винтов, две системы управления скоростью валков Взаимосвязанные системы управления описываются уравнениями тридцат восьмого порядка.

Для управления толщиной полосы разработана адаптивная систем управления с учетом транспортного запаздывания, которая рассматри ьается совместно с другими системами, обеспечивающими управлени двуми смежными клетями прокатного стана.

Как показало имитационное моделирование, применение адаптивного пока компенсации запаздывания, (Показывает существенное улучшение ■шамических характеристик.

Для улучшения характеристик проектируемой СУВЭП был произведен араметрический синтез. При параметрическом синтезе приняты следую--ш условия: 1) инерционность контура регулирования тока не учиты-ается ввиду его высокого быстродействия по сравнению с внешним коядром; 2) оптимизируемыми параметрами яеляют.ся параметры регуляторы чешних контуров. Параметрический синтез системы управления■произволен с целью обеспечения минимума интегральной оценки ошибки выходах- координат (1).

Проведенные исследования и синтез СУВЭП агрегатов непрерывного эокатного .стана на ПЭВЙ показали высокую эффективность разработанное -в диссертационной работе методик и алгоритмов, а также»обеспечм-эло решение задач достижения предельно возможных для современных эхнйческих средств динамических точностей взаимосвязанных движе*шй ррегатов непрерывно-поточного произ'водства.

Разработанные методики синтеза СУВЭП агрегатов можно использо-ать для унификации технологических решений "при создании технологи-гсКих объектов непрерывно-поточного производства различного назна-эния.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Разработано программное обеспечение для автоматизированного 1нтеза и исследования СУВЭП агрегатов непрерывно-поточного произ-эдетва на ПЭВМ.

2. Разработано математическое описание типовых модулей взаимо-эязанных механических подсистем агрегатов.

3. Разработаны унифицированные алгоритмы управления типовыми эдулями агрегатов.

4. Разработаны алгоритмы управления системами с транспортным апаздыванием.

5. Предложен, алгоритм адаптивной настройки системы управления с

транспортным запаздыванием.

6. Предложена методика и разработано программное обеспечение для синтеза СУВЭП с учетом упругих свойств механизмов и обрабатываемого материала. г-

7. Предложена методика и разработано: программное обеспечение для синтеза СУВЭП, основанное на•применении унифицированных алгоритмов управления типовыми модулями и метода декомпозиции.

8. Предложена методику и разработано программное обеспечение для синтеза систем управления с транспортным запаздыванием.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Новиков В.А., , Хань Шабкунь Алгоритмы управления типовым функциональными модулями технологических объектов непрерывно поточных производств. - Изв. ТЭТУ: Науч. тр. С.-Петербургский госу дарственный электротехнический университет .им. В^И. Ульянов (Ленина), 1994, вып. 466.

■2.Новиков В.А., Белов М.П., «ТСань Шаокунь Микропроцессорные си стемы управления электромеханическими объектами с транспортным за паздыванием. - Изв. ГЭТУ: Науч. тр. С.-Петербургский государственны электротехнический университет им. В.И. Ульянова (Ленина),. 1995 вып.' 484.

Подписано в печать I3.CQ.95 Формат 60x84 1/16. 'Офсефная печать

Печ.л. 1,0; уч.-изд. л. 1,0... Тираж 100 экз. Заказ № ^30 •

Ротапринт МГП "Поликом" 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова,5