[发明专利]一种基于滤波的冷轧机直接张力优化控制方法

说明书

本发明提供一种基于滤波的冷轧机直接张力优化控制方法，采用快速傅里叶变换获取张力波动值的频谱，然后根据频谱设计模拟滤波器的参数；采用双线性变换方法设计与模拟滤波器相对应的数字滤波器，并采用该数字滤波器对张力实际值进行滤波，并再次进行快速傅里叶变换；使用一阶惯性模型模拟张力转矩控制内环，计算比例积分控制器的初始优化参数并自适应调节参数，最后依据滤波后张力误差值计算直接张力转矩调节量。本发明在张力实际值反馈通道中加入了优化设计的滤波器，所采用的滤波器的性能参数根据采样张力的实际频谱得到，按指定频率滤去张力测量通道中的高频干扰，使得在整个轧制过程中直接张力控制系统能稳定运行，取得良好的张力控制性能。

技术领域

本发明涉及轧钢控制技术领域，具体涉及一种基于滤波的冷轧机直接张力优化控制方法。

背景技术

在单机架可逆冷轧机组中，要求采用恒张力轧制工艺，采用恒张力的目的是防止轧件跑偏，使轧件平直；降低轧件的变形抗力，轧制出更薄的产品；降低轧制力，减少能量损耗。而带钢张力的波动直接影响成品带钢的质量，因此，研究高精度的张力控制方法是很有必要的。

单机架可逆冷轧机的张力是通过卷取机转矩来进行调节的，可分为间接张力控制和直接张力控制两种方式。在未配置张力计的机组上，或张力计有故障的情况时采用间接张力控制，间接张力控制方式通过计算卷取机总转矩设定值(包含设定张力转矩、加速转矩、惯性转矩、摩擦转矩)的方法来控制张力，由于没有张力测量元件，无法直接进行反馈控制，再加上各种转矩计算难以避免地具有误差，因此仅靠间接张力控制方式是无法实现高精度的张力控制的。但间接张力控制方法通过直接测量转矩并参与控制，实时性好，响应快，稳定性好，张力的波动小。直接张力控制则是一种反馈控制方式，通过在轧机入出口配置张力计来获取张力的实际值，与张力设定值进行比较，根据张力误差进行在线实时调节，若将直接张力控制同间接张力方式结合起来使用，在控制得当的情况下可实现高精度的张力控制。但由于轧钢现场工况复杂，环境恶劣，各种干扰因素很多，使得张力计测量得到的值波动频繁，且正是由于张力计较高的测量精度，导致转矩控制内环不断地进行调整，不利于控制系统的稳定运行，经常出现张力一直波动的情况，稳定性不好直接导致带钢成品质量下降，严重的情况下往往只能禁用直接张力控制只采用间接张力控制方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于滤波的冷轧机直接张力优化控制方法，使得在整个轧制过程中直接张力控制系统能稳定运行，并取得良好的张力控制性能。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于滤波的冷轧机直接张力优化控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S10、采用快速傅里叶变换获取张力波动值的频谱，然后根据频谱设计模拟滤波器的参数；

S20、采用双线性变换方法设计与所述的模拟滤波器相对应的数字滤波器，并采用该数字滤波器对张力实际值进行滤波，并再次进行快速傅里叶变换；

S30、使用一阶惯性模型模拟张力转矩控制内环，计算比例积分控制器的初始优化参数并自适应调节参数，最后依据滤波后张力误差值计算直接张力转矩调节量。

按上述方法，还包括S40、将所述的直接张力转矩调节量，附加上间接张力控制转矩M_ITC和补偿转矩M_COM组成总转矩设定值M_TOTAL通入变频器，由变频器完成转矩内环控制；所述的补偿转矩M_COM包括加速转矩、惯性转矩和摩擦转矩。

按上述方法，所述的S10具体为：

S101，采用快速傅里叶变换获取采样的张力波动值的频谱；

轧制过程中采样轧机入口和出口张力值，一个道次的张力值组成一个数据集；