Разработка цифровых алгоритмов управления приводами мехатронной системы реверсивной клети толстолистового прокатного стана

Разработка цифровых алгоритмов управления приводами мехатронной системы реверсивной клети толстолистового прокатного стана

Автор: Гасияров Вадим Рашитович, Логинов Борис Михайлович, Воронин Станислав Сергеевич, Зинченко Марк Андреевич

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power

Рубрика: Электромеханические системы

Статья в выпуске: 1 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

При расширении сортамента продукции толстолистовых прокатных станов приобретает актуальность проблема совершенствования алгоритмов управления приводами мехатронной системы реверсивной клети. Важнейшими задачами являются повышение точности геометрических размеров, а также улучшение профиля и планшетности проката. Представлена структура, поясняющая концепцию ROLL-GAP CONTROLL автоматического регулирования толщины и зазора валков фирмы SMS-Demag AG. Данная концепция реализована на стане 5000 Магнитогорского металлургического комбината. Приведена структурная схема системы расчета и автоматического регулирования толщины (САРТ). Рассмотрена функциональная схема системы регулирования положения гидравлических нажимных устройств Hydraulic Gap Control (HGC), включающая быстродействующий канал пропорционального регулирования и относительно медленный канал интегрального регулирования положения. Рассмотрен принцип автоматического регулирования толщины, реализованный в ресурсе системы Automatic Gap Control (AGC) контроллера TCS клети. Представлены схема и зависимости для вычисления коэффициентов нелинейного регулятора толщины. Отмечены функции RAC-регулятора, предназначенного для компенсации разницы растяжений (перекоса) зазора по сторонам клети. Рассмотрены функции системы динамической компенсации возмущающих воздействий. Обосновано исключение сигналов коррекции противоизгиба и деформации валков. Отмечены недостатки САРТ при прокатке листов толщиной менее 10 мм. Наболее опасным является отрыв фрагментов металла от хвостовой части, вызванный некорректной работой системы задания толщины. Предложен способ управления гидравлическими нажимными устройствами, суть которого заключается в быстродействующем увеличении межвалкового зазора на «хвосте» раската в последнем проходе при прокатке тонких листов. Представлены результаты экспериментальных исследований, выполненных на стане 5000. Подтверждена техническая эффективность внедрения предложенного способа управления. Рассмотрены осциллограммы сигналов, характеризующих разнотолщинность. Доказано, что при предложенных настройках систем HGC и AGC обеспечивается высокая точность регулирования положения нажимных устройств и толщины по длине и ширине листа.

Еще

Толстолистовой прокатный стан, реверсивная клеть, мехатронная система, толщина, автоматическое регулирование, концепция, настройка, тонкий лист, недостатки, совершенствование, экспериментальные исследования

Короткий адрес: https://sciup.org/147234085

IDR: 147234085   |   DOI: 10.14529/power210113

Список литературы Разработка цифровых алгоритмов управления приводами мехатронной системы реверсивной клети толстолистового прокатного стана

  • Гугис, Н.Н. Развитие прокатного производства Российской Федерации в 2015–2017 годах / Н.Н. Гугис // Труды XI конгресса прокатчиков. – Магнитогорск, 2017. – Т. 1. – С. 11–21.
  • Денисов, С.В. Инновационные достижения ПАО «ММК» в производстве современного металлопроката / С.В. Денисов // Труды XI конгресса прокатчиков. – Магнитогорск, 2017. – Т. 2. – С. 21–29.
  • Повышение действенности системы управления качеством трубного листового проката на базе статистического прогнозирования свойств: моногр. / М.И. Румянцев, К.Е. Черкасов, Е.В. Якушев [и др.]. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. – 134 с.
  • Карандаев, А.С. Совершенствование автоматизированных электроприводов агрегатов прокатного производства / А.С. Карандаев // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2014. – № 1. – С. 3–15.
  • Совершенствование автоматизированных электроприводов и диагностика силового электрооборудования / И.А. Селиванов, А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов [и др.] // Известия вузов. Электромеханика. – 2009. – № 1. – С. 5–11.
  • Технологические схемы управления электроприводами чистовой группы широкополосного стана горячей прокатки / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин и др. // Труды VII конгресса прокатчиков. – М., 2007. – Т. 1. – С. 71–75.
  • Автоматическая коррекция скоростей электроприводов клетей стана 2000 при прокатке трубной заготовки / И.Ю. Андрюшин, В.В. Галкин, В.В. Головин и др. // Известия вузов. Электромеханика. – 2011. – № 4. – С. 31–35.
  • Математическое моделирование взаимосвязанных электромеханических систем непрерывной подгруппы клетей прокатного стана. Часть 3. Исследование способа согласования линейных скоростей вертикальных и горизонтальных валков / В.Р. Храмшин, А.А. Радионов, А.С. Карандаев и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2016. – Т. 16, № 1. – С. 47–57. DOI: 10.14529/power160108
  • Шиляев, П.В. Автоматизация процесса прокатки толстого листа на стане 5000 / П.В. Шиляев, Д.Ю. Усатый, А.А. Радионов // Известия вузов. Электромеханика. – 2011. – № 4. – С. 15–18.
  • Peter Kucsera. Hot Rolling Mill Hydraulic Gap Control (HGC) thickness control improvement / Peter Kucsera, Zsolt Beres // Acta Polytechnica Hungarica. – 2015. – Vol. 12, no. 6. – P. 93–106.
  • Thickness control strategies of plate rolling mill / Fei Zhang, Yongjun Zhang, Jianxin Hou, Binbin Wang // International Journal of Innovative Computing, Information and Control. – 2015. – Vol. 11, no. 4. – P. 1227–1237.
  • Fei Zhang. Automatic Gauge Control of Plate Rolling Mill / Fei Zhang, Yongjun Zhang, Handan Chen // International Journal of Control and Automation. – 2016. – Vol. 9, no. 2. – P. 143–156. DOI: 10.14257/ijca.2016.9.2.14
  • Simulation and Analyzing on Model Parameters Effect of BISRA-AGC / Li Xu, Chen Shu-zong, Du Deshun et al. // Physics Procedia. – 2011. – Vol. 22. – P. 571–576.
  • Identification and optimization for hydraulic roll gap control in strip rolling mill / Sun Jie, Chen Shu-zong, Han Huan-huan et al. // J. Cent. South Univ. – 2015. – Vol. 22. – P. 2183−2191. DOI: 10.1007/s11771-015-2742-0
  • Predictive Controller for Strip-Tracking during Tail-Out of the Finishing Mill / C.W. Jose Hol, J.D. Roo, L. Kampmeijer et al. // 16th IFAC Symposium on Automation in Mining, Mineral and Metal Processing. – August 25–28, 2013. – San Diego, California, USA. – Р. 397–402. DOI: 10.3182/20130825-4-US-2038.00082
  • VSS control of strip steering for hot rolling mills / M. Okada, K. Murayama, Y. Anabuki, Y. Hayashi // 16th Triennial World Congress, Prague, Czech Republic. – 2005. – Vol. 38, iss. 1. – Р. 19–24. DOI: 10.3182/20050703-6-CZ-1902.01682
  • Schausberger, F. Feedback control of the contour shape in heavyplate hot rolling / F. Schausberger, A. Steinboeck, A. Kugi // IEEE Transactions on Control Systems Technology. – 2018. – Vol. 26, iss. 3. – Р. 842–856. DOI: 10.1109/TCST.2017.2695168
  • Патент № 2449846 Российская Федерация, МПК B21B 37/68. Способ прокатки металлической полосы с регулированием ее бокового положения и соответствующий прокатный стан / М. Кристьян, Б. Реми, Ч. Патрик [и др.]. – Опубл. 20.07.2011, Бюл. № 20.
  • Патент № 2615670 Российская Федерация, МПК B21B 37/40. Способ горячей прокатки полос / Ю.А. Мухин, С.М. Бельский, К.В. Бахаев [и др.]. – Опубл. 06.04.2017, Бюл. № 10.
  • United States Patent US 4570472, B21B 39/16; B21B 37/00. Method and apparatus for controlling lateral unstable movement and camber of strip being rolled / H. Kuwano (Japan). – Опубл. 18.02.1986.
  • Гасияров, В.Р. Согласование скоростей электроприводов и гидравлических нажимных устройств при автоматическом контроле профиля раската / В.Р. Гасияров // Электротехнические системы и комплексы. – 2018. – № 4 (41). – С. 22–29. DOI: 10.18503/2311-8318-2018-4(41)-22-29
  • Automatic Gauge Control System with Combined Control of the Screw-Down Arrangement Position / A.S. Karandaev, A.A. Radionov, V.R. Khramshin et al. // 12th International Conference on Actual Problems of Electronic Insrument Engineering (АPEIE-2014). – Novosibirsk, 2014. – Vol. 1. – P. 88–94. DOI: 10.1109/APEIE.2014.7040794
  • Improvement of Algorithms for Automatic Gauge Control System of the Hot-Rolling Mill / A.S. Karandaev, V.R. Khramshin, I.Y. Andryushin et al. // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 756. – P. 592–597. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.756.592
  • System of Automated Control of Hydraulic Screw-down Mechanisms of Plate Mill Stand / A.G. Shubin,
  • B.M. Loginov, V.R. Khramshin et al. // Proceedings of 2015 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). – 2015. – P. 6. DOI: 10.1109/MEACS.2015.7414858
  • John, P. A new strategy for optimal control of continuous tandem cold metal rolling / P. John, S.S. Nicholas, A.S. Marwan // IEEE Transactions on Industry Application. – 2010. – Vol. 46 (2). – P. 703−711.
  • Modeling and control of plate thickness in hot rolling mills / Roland Heeg, Andreas Kugi, Olivier Fichet et al. // IFAC Proceedings Volumes. – 2005. – Vol. 38, iss. 1. – P. 13–18. DOI: 10.3182/20050703-6-CZ-1902.01681
  • Восканьянц, А.А. Автоматизированное управление процессами прокатки: Учеб. пособие / А.А. Восканьянц. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. – 85 с.
  • Тонкослябовые литейно-прокатные агрегаты для производства стальных полос / В.М. Салганик, И.Г. Гун, А.С. Карандаев, А.А. Радионов. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 506 с.
  • Gasiyarov, V.R. Correcting Electric Motor Drive Speed of Plate Mill Stand in Profiled Sheet Rolling / V.R. Gasiyarov, A.S. Karandaev, A.A. Radionov et al. // 2018 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES). – 18–21 Dec. 2018. DOI: 10.1109/PEDES.2018.8707442
  • Канев, Н.Г. Особенности настройки уровня прокатки на широкополосных горячих станах / Н.Г. Канев // Современная техника и технологии. – 2013. – № 8. –http://technology.snauka.ru/2013/08/2172 (дата обращения: 22.03.2021).
  • Coordinating the Modes of the Axial Roll Shifting and Roll Bending Systems of a Roll Mill Stand / V.R. Gasiyarov, A.A. Radionov, A.S. Karandaev et al. // IECON 2019 – 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. – 2019. – Vol. 1. – P. 330–335. DOI: 10.1109/IECON.2019.8927789
  • Improvement of Work Roll Bending Control System Installed at Plate Mill Stand / V.R. Gasyarov, A.A. Radionov, B.M. Loginov et al. // Proceedings of the 9th International Conference on Computer and Automation Engineering (ICCAE 2017). Sydney, Australia, 2017. – P. 269–273. DOI: 10.1145/3057039.3057105
  • Alvarez, D. Slab curvature compensation in hot rolling mill by means of Fuzzy Control / Diego Alvarez, Alberto B. Diez, Faustino Obeso // Paper at the III seminar on rolling Mill Rolls. – Instituto Latinoamericano del Fierro y el Acero, Mexico, March 9 1988.
  • Algorithm Design and Application of Novel GMAGC based on Mill Stretch Characteristic Curve / Ji Yafeng, Zhang Dianhua, Chen Shuzong et al. // Journal of Central South University. – 2014. – Vol. 21, iss. 3. – P. 942–947.
  • Patent China CN103801565A, B21B 37/16, B21B 37/58, B21B 37/74. Gauge control technique for top and tail of hot rolled strip steel of Steckel mill / 韦培友, 钱 智君, 李朝忠, 陈胜春 (China). Publication 2018-01-09 (кит.)
  • Патент № 2490078 Российская Федерация, В21В 1/00. Способ штучной прокатки листовой продукции / Ю.В. Гесслер, В.В. Павленко, А.А. Горлова [и др.]. – Опубл. 20.08.2013, Бюл. № 23.
  • Control Methods and Systems Providing Reduced Consumption Index at Rolled Product Manufacture at Plate Mill / V.R. Khramshin, E.A. Khramshina, A.S. Karandaev et al. // Proceedings of the IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRus). – 2017. – P. 1540–1544. DOI: 10.1109/EIConRus.2017.7910865
  • Басков, С.Н. Энергосиловые параметры приводов и разработка систем профилированной прокатки слябов стана 2800 / С.Н. Басков, А.С. Карандаев, О.И. Осипов // Приводная техника. – 1999, № 1-2. – С. 21–24.
  • Предиктивное регулирование асимметрии зазора валков реверсивной клети толстолистового прокатного стана / В.Р. Гасияров, А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин и др. // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2020. – Т. 63, № 1. – С. 19–30.
  • Improving the Algorithm of Automated Gage Control during Shaped Feed Rolling on a Plate Mill / V.R. Gasiyarov, A.A. Radionov, A.S. Karandaev et al. // IEEE 11th Interna-tional Conference on Mechanical and Intelligent Manufacturing Technologies (ICMIMT). – 2020. DOI: 10.1109/ICMIMT49010.2020.9041207
  • Setting Automated Roll Axial Shifting Control System of Plate Mill / A.S. Karandaev, B.M. Loginov, A.A. Radionov, V.R. Gasiyarov // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1753–1750. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.709
  • Force limiting at roll axial shifting of plate mill / A.S. Karandaev, B.M. Loginov, V.R. Gasiyarov, V.R. Khramshin // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1780–1786. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.713
  • Разработка математической модели взаимосвязанных электротехнических систем клети толстолистового прокатного стана / С.Н. Басков, В.Р. Гасияров, Б.М. Логинов и др. // Известия вузов. Электромеханика. – 2017. – Т. 60, № 6. – С. 55–64.
  • Mathematical Modeling of an Automatic Control System for Profiled Rolling of Slabs in Reversing Plate-Mill Stands / V.R. Gasiyarov, S.N. Baskov, S.S. Voronin et al. // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). – 2019. – P. 505–510. DOI: 10.1109/EIConRus.2019.8656797
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp