[发明专利]一种基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法

权利要求书

1.一种基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，其特征在于：包括步骤如下：

(1)轧制力矩计算：通过获取生产计划信息以及实时采集到的轧机生产过程参数，计算轧制力矩；

(2)损失力矩计算：通过实时采集到的轧机生产过程参数，计算损失力矩；

(3)张力力矩计算：通过步骤(1)和(2)得到的轧制力矩和损失力矩计算张力力矩；

(4)张力计算：根据步骤(3)计算得到的张力力矩和已知张力，计算未知张力，如已知前张力，则计算后张力，如已知后张力，则计算前张力；

(5)在线监测：将计算张力发送到PLC，用于张力计在线监测；

(6)模型自学习：对轧制力矩模型进行自学习，不断提高模型精度。

2.根据权利要求1所述的基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，其特征在于：所述步骤(1)中生产计划信息包括带钢的原料厚度、宽度、成品厚度、屈服强度，实时采集的轧机生产过程参数包括各机架带钢入口厚度、带钢出口厚度、电机扭矩、各机架实际轧制力、轧辊实测速度、已知的前张力、已知的后张力以及工作辊半径。

3.根据权利要求1所述的基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，其特征在于：所述步骤(1)中轧制力矩计算过程如下：

G_R＝2·X·P·α

其中，G_R为轧制力矩，α为力臂系数，X为接触弧长，P为实际轧制力；

α＝1/2×(R/R′)^1/2·Z_L

其中，R'为轧辊压扁半径，R为工作辊半径，Z_L为自学习系数；

X＝(R′×(h_in-h_out))^1/2

其中，h_in为带钢入口厚度，h_out为带钢出口厚度；

C_H≡0.214×10^-3

其中，b为原料宽度，C_H为常数。

4.根据权利要求1所述的基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，其特征在于：所述步骤(2)中损失力矩计算过程如下：

其中，G_L为损失力矩，v为轧辊实测速度，R为轧辊原始半径，P为实际轧制力，g_L0、g_L1、g_L2、g_L4为常数，根据生产经验确定。

5.根据权利要求1所述的基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，其特征在于：所述步骤(3)中张力力矩计算过程如下：

G_T＝G·Ri-G_R-G_L

其中，G_T为张力力矩；G为实测电机扭矩；Ri为轧辊与电机的传动比，常数，由设备参数确定；G_R为轧制力矩，G_L为损失力矩。

6.根据权利要求1所述的基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，其特征在于：所述步骤(4)中张力计算过程如下：

如已知前张力时，则后张力：

T_b＝G_T/R+T_f

如已知后张力时，则前张力：

T_f＝T_b-G_T/R

其中，T_b为机架后张力；T_f为机架前张力；G_T为张力力矩；R为轧辊原始半径。

7.根据权利要求1所述的基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，其特征在于：所述步骤(5)中PLC对比张力计与计算张力值的偏差，当偏差δ持续1分钟以上大于5-10吨时，在HMI终端给出张力计故障报警。

8.根据权利要求1所述的基于在线监测的冷连轧机架间张力软测量方法，其特征在于：所述步骤(6)中模型自学习具体为：

首先根据张力计无损时测得的实测张力确定张力力矩，然后根据张力力矩、损失力矩和实测电机扭矩计算轧制力矩：

G′_R＝G′·Ri-G′_T-G_L

其中，G′_R为反向计算出的轧制力矩；G′为实测电机扭矩平均值；Ri为轧辊与电机的传动比，常数；G_L为按照实测数据计算得到的损失力矩，按步骤(2)计算得到；G′_T为按照实测数据计算得到的张力力矩，计算公式如下：

G′_T＝R·(T_b-T_f)

其中，R为轧辊原始半径，T_b为机架后张力；T_f为机架前张力；

则自学习系数计算过程如下：

Z′_L＝G′_R/G_R

其中，Z_L为本卷带钢计算得到的最终自学习系数；Z′_L为反向计算的轧制力矩与正向计算的轧制力矩的比值；Z_L-1为上卷同规格带钢计算得到的自学习系数；为平滑系数，模型不断反向计算自学习系数，并按照原料厚度、宽度、成品厚度、屈服强度分档保存该系数。