[发明专利]多道次金属加工系统的传动速度自适应调节方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多道次金属加工系统的传动速度自适应调节方法及系统，属于多道次金属拉拔轧制技术加工系统自适应速度控制技术领域。

背景技术

在金属丝绳及板材类加工领域，通常采用拉丝机、轧机等专业加工设备对丝状、棒状和板状等金属材料进行拉拔或轧制。在专业加工设备的控制设计过程中，均遵循“金属运动秒流量相等”的原则。例如对于金属丝的拉拔加工，在金属丝由大直径被拉拔至小直径的过程中，从前、后道拉拔出的金属物质在单位时间内的体积相同。但是，由于金属丝在拉拔的过程中其直径由大变小，即金属丝截面积变小，则后道驱动的速度与前道驱动的速度的比值需为前、后道金属丝直径比例的平方乘积，才能进行准确控制。

图1给出了金属丝加工过程中八个道次间电机速度的控制过程，在该控制过程中，以金属丝进入加工模具前绕过的摆臂位置作为PID控制的给定源，以摆臂上连有的张力传感器所测得的金属丝的张力作为PID控制的反馈源，对系统各道次电机的速度进行调节控制。在加工系统正常运行过程中，当以最后一道次电机的当前速度作为整个控制系统的速度基准值，按照“金属运动秒流量相等”的原则向前递推，依次确定前面七个道次中电机的控制速度。其中，当以最后一道次电机的当前速度作为基准值时，其他各个道次电机的速度控制方法为：

V_i′＝V_i+1/ρ″_i+PIDO_i

其中，V_i′为第i道次电机的实时速度，V_i+1为第i+1道次电机的当前速度，ρ″_i为第i道次电机的系统速度系数，PIDO_i为第i道次电机的PID控制的当前输出量。

在上述控制过程中，各个道次的电机根据相邻道次电机的速度以及PID控制的输出量进行实施调整，最终达到系统平衡。当任意一道次的参数波动使得本道次电机速度发生变化时，其前面各道次电机的速度均需要进行相应调整，以保证整个系统的正常运行。但是，由于系统需要实时更新PID参数调节参与量，PID参数调节的参与量较大，各道次电机速度调节频繁，系统的稳定性和快速响应能力较差。

因此，如何在避免由于参数波动而影响到系统运行状态的同时，减小PID参数调节的参与量，降低各道次电机速度的调节频率，提高系统的运行稳定性和响应能力，成为金属丝及板材类加工设备的控制设计过程中的主要研究问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多道次金属加工系统的传动速度自适应调节方法及系统，用于解决金属丝及板材类加工设备的常规控制设计过程中，由于PID参数调节的参与量较大，而导致系统稳定性较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多道次金属加工系统的传动速度自适应调节方法，包括以下方案：

方法方案一：包括以下步骤

步骤1，根据除最前一道次或最后一道次外的其他任意一道次电机PID控制的当前输入量求出本道次电机相应的PID控制的当前输出量，当以最前一道次电机的当前速度作为基准值时，除去最前一道次电机，当以最后一道次电机的当前速度作为基准值时，除去最后一道次电机；

步骤2，判断本道次电机PID控制的当前输出量波动和输入量波动是否稳定在各自设定范围内且稳定时间均超过设定时间；

步骤3，若满足步骤2的条件，当以最前一道次电机的当前速度作为基准值时，获取本道次电机的当前速度及其前一道次电机的当前速度，计算出本道次电机的当前速度系数；当以最后一道次电机的当前速度作为基准值时，获取本道次电机当前速度及其后一道次电机的当前速度，计算出本道次电机的当前速度系数；

步骤4，用本道次电机的当前速度系数更新系统内存储的本道次系统速度系数，当以最前一道次电机的当前速度作为基准值时，根据本道次电机PID控制的当前输出量、前一道次电机的当前速度以及本道次电机的系统速度系数计算本道次电机的实时速度，当以最后一道次电机的当前速度作为基准值时，根据本道次电机PID控制的当前输出量、后一道次电机的当前速度以及本道次电机的系统速度系数计算本道次电机的实时速度。

方法方案二：在方法方案一的基础上，本道次电机PID控制的当前输出量波动的设定范围为±25％，本道次电机PID控制的当前输入量波动的设定范围为25％～75％，本道次电机PID控制的当前输入量波动和当前输出量波动稳定的设定时间为2秒。