在線行動態(tài)包角補償模型的冷帶

1、 在線行動態(tài)包角補償模型的冷帶摘要：在特定的條件下，包裝的冷軋板形檢測輥表面覆蓋的動態(tài)角度時改變形狀的軋輥在線檢測，徑向壓縮改變太多，這嚴重影響了在線形狀檢測冷軋帶鋼精度。基于最新的智能型儀表由燕山大學開發(fā)的，基于PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡和實際工況數(shù)據(jù)，冷軋帶鋼在線動態(tài)包角建立補償模型，并成功應用于1250 mm六輥冷軋機，取得了顯著的效果。計算值與總張力測量值之間的誤差在3%以內。 關鍵詞：冷軋帶材；形狀檢測；包角；補償；板型儀：冷軋機 。 板形閉環(huán)控制是冷軋帶鋼的關鍵技術之一，是形狀檢測板形閉環(huán)控制的核心技術。在形狀檢測過程，受溫度，濕度，磁場，振動，安裝幾何誤差，工藝配置其他工作條件的影響，

2、在線形狀信號在大多數(shù)情況下沒有反映真實的狀態(tài)，所以它必須在需要合理的補償?；谘a償板形信號，可以制定的合理的形狀控制策略。通過板形控制模型的基本成分，可以計算形狀的偏差變形模式和控制相應的調節(jié)量。使用的形狀控制裝置如倒卷，彎輥，輥橫移，逐步冷卻，板形閉環(huán)控制在線條偏差調整實現(xiàn)自動控制，和高層次的產(chǎn)品可以成功地軋帶材。 在一定的條件下，形狀的影響信號大于其他因素，因為包角大小的關系。所以建立冷軋帶鋼的在線形動態(tài)包角補償模型是對提高板形檢測精度十分必要以及板形閉環(huán)控制在特定的工作條件。1 形狀檢測的基本原理。檢測輥是實時檢測徑向壓縮N，以及沿橫向的每個通道，如圖1所示。各種徑向壓縮N，轉換為張力T

3、，或者是殘留應力¡a”，即冷帶的在線狀態(tài)可以得到的。 圖1 橫向檢測元件卷圖如果寬度B，厚度H，和張力預測值T，那么單位應力表示為 殘余應力¡表示為 利用彈性系數(shù)E和泊松比，殘余應力轉化為為延伸率，那么實際板形的輥縫S表示為 實際的形狀后減去目標形狀的，獲得在線形狀偏差。 通過計算機對板形控制，其實時狀態(tài)可以顯示。 如圖2所示，當帶緊傷口對檢測輥表面，徑向壓縮在帶鋼張力成正比的檢測輥。當假定的包角左右，實際張力檢測輥T，根據(jù)幾何關系和力學條件下，徑向力的關系如下 圖2 對檢測輥表面力圖 從公式（5）當包角動態(tài)的變化，徑向壓縮N隨著它的變化。張力的預測值T，這是由換向徑向壓縮

4、得到的N，應等于實際張力T(張力計測量值）在理論上。 但在一定條件下，在計算值T與實際之間的總張力值T有大的偏差。在缺乏的張力計或其他張力計量設備，檢測輥不能滿足在線形狀的閉環(huán)控制的要求。2 包角補償?shù)幕竟ぷ鳁l件 在生產(chǎn)過程中，對固定卷取方式的包角，如圖3所示，它的包裝角是恒定的。當包角大于臨界包角，那么這就不需要補償。當包裝角小于臨界包角，這只需要指定一個固定的包角補償系數(shù)。 （a）較低的繞線模式 （b）較高的繞線模式 圖3 固定包角取過程圖如果導輥在檢測前沒有導輥在檢測輥，為圖4所示，包裝角與線圈的直徑的變化。為降低卷取方式如圖4所示（a），大的包角，沒有補償，因為它是在臨界包角c。對于

5、上卷繞模式如圖4（b），包角有相對小的波動，并在低或高的臨界包角c，這樣的補償是非常必要的。 （a）較低的繞線模式 （b） 較低的繞線模式 圖4 變包角取過程圖 對于固定的包角模式如圖3所示，關鍵是要確定一個固定的包角補償系數(shù)。變包角取模式如圖4所示，關鍵是確定臨界包角，和動態(tài)包角補償系數(shù)，它可以提高檢測精度和形狀的形狀控制。3 包角補償模型 圖4中的幾何關系（a）如圖5所示。對于圖5，包角和線圈的直徑之間的關系式是 這樣 圖5 動態(tài)包角圖 在建立動態(tài)包角補償模型時，由于應力狀態(tài)對檢測輥內部傳感器的復雜性，理論的推理是非常困難的。根據(jù)傳統(tǒng)的理論公式，有嚴重的計算錯誤，因此無法滿足在工業(yè)生產(chǎn)中在

6、線控制要求。以燕山大學為例，最新的全鑲塊式卷，在實際的形狀檢測過程中，當包角大于臨界包角c ，完全彈性體，如圖6（a）所示，與此同時，徑向力N與包角沒有任何關系。但當包角小于臨界包角，如圖6（b）所示，不完全彈性體，在這個時候，徑向力N隨包角的變化而變化。在這種情況下，張力的預測值計算通過方程式（1）將小于由張力計測量的實際張力，然后，殘余應力或形狀將出現(xiàn)偏差通過方程式（2）。并且包角越小，這種偏差越大，一般是通過規(guī)范化。所以當包角小于臨界包角c，在線板形信號的誤差補償對動態(tài)包角補償模型是必要的。 e 圖 圖6 對檢測輥和彈性圖在軋制過程中，假設總張力T是常數(shù)，r當包角的動態(tài)變化時，徑向力N將

7、由小到大或由大到小。T和N之間的基本關系如圖7所示。of online shapes 圖7 T和N之間的基本關系圖 力的平衡關系，試圖解決的包角補償關系的解析解，在理論上似乎是可行的。但事實上，由于檢測輥和實際工作條件和復雜的內部結構的限制，該解析解難以滿足在線的形狀精度檢測。首先，徑向力之間的動態(tài)補償?shù)年P系N和實際總張力難以準確確定，即動態(tài)補償系數(shù)和變換的多樣的y。第二，臨界包角，難以精確確定，并且容易與實際值相比有較大的誤差。因此，有必要建立一個簡單的動態(tài)包角補償關系和在線技術要求，并能夠運行安全可靠的行業(yè)。當已知的徑向力Ni，補償系數(shù)和變化的y，然后預測值的總張力T為 還有 ； j和k分

8、別對檢測輥接觸的通道數(shù)帶鋼兩側，然后動態(tài)補償系數(shù)為 其中，C 0，C1，C2是回歸系數(shù)。如果已知實際的總張力T值，為簡化計算過程，提高計算速度，變化y可以通過方程式（10）得到。 當>c時，其中Nc是徑向壓縮的總和。在實際應用中，如果補償系數(shù)和改變量y固定不變，通過現(xiàn)場的實際情況和軋制參數(shù)的影響，計算出的總張力T（徑向壓縮得到的）和實際張力T之間有一個明顯的誤差。，這是20%誤差。因此在公式（8）中需要加一個校正因素。實際工業(yè)數(shù)據(jù)驗證了這一方法具有穩(wěn)定性差?？紤]到穩(wěn)定性和精度，本文通過大量數(shù)據(jù)以及提高工程實用性來訓練包角補償系數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡。應用結果表明，為了滿足在線動態(tài)要求，該方法是有效

9、的，準確的。4 包角補償系數(shù)的網(wǎng)絡結構根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù),綜合考慮帶鋼跑偏，振動，溫度，速度的擾動，以及來料不良的形狀和其他復雜工況條件，利用PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡，建立了包角補償?shù)幕貧w公式。進行動態(tài)包角補償系數(shù)訓練是為了在不同的工作條件下實現(xiàn)在線形的快速計算?；赑SO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡的結構如圖8所示，動態(tài)包角補償系數(shù)可以建立網(wǎng)絡模型。 圖8 PSO-BP的神經(jīng)網(wǎng)絡結構根據(jù)大量的工業(yè)數(shù)據(jù)，最佳的網(wǎng)絡結構是由網(wǎng)絡模型得到的，然后補償系數(shù)可以自動根據(jù)在線軋制參數(shù)的進行調整，培訓過程如圖9所示。 圖9 補償系數(shù)的過程訓練5 工業(yè)應用該模型已在1250 mm六輥冷軋機進行實際的工業(yè)應用。以A991502

10、0000000鋼卷的卷數(shù)為例，st02z合金代碼，1005毫米寬，3.6毫米的來料厚度，成品厚度為0.6毫米，線圈直徑在610-2000 mm范圍內，包角的限制范圍為5.14 - 21。84，并通過公式（7）計算。利用網(wǎng)絡模型和在線工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，在線動態(tài)包角補償曲線的第七輥道如圖10所示或是方程式（11），補償系數(shù)的動態(tài)改變隨著卷徑或包角。 圖10 包角和補償系數(shù)之間的關系曲線方程式（11），表示重要的包角是18º。即當包角大于18º，補償系數(shù)為1，這里的包角補償是不必要的。當包角小于18º，包角補償是必要的。工業(yè)應用效果的動態(tài)包角補償模型如圖11所示，在這里，通

11、過補償徑向壓縮并獲得總張力的預測值，用張力計并獲得總張力的實際值，并且隨著卷徑的增加徑向壓縮減少。 圖11 徑向壓縮和預測值和總張力的實際值的關系曲線在軋制過程中，總張力的張力計應被認為是穩(wěn)定的和可靠的分析。這是驗證板形儀檢測信號的形狀精度的可行性和可靠性。因為檢測原理和功能都是不同的，所以誤差是不可避免的存在。圖12顯示總張力和張力的實際值的預測值之間的關系，這個誤差是在3%左右。顯示過程和標定精度是正確的，準確的。提高各通道的檢測精度都可以減少誤差，并有重要的工程意義。 實際張力/KN 圖12 總張力和實際張力的對比在線形狀動態(tài)接觸角補償模型形狀的檢測精度提高整個情報類型形狀計，我實現(xiàn)了0.2，并且我能夠控制板型閉環(huán)精度低于5-7，工業(yè)應用效果非常顯著。6 結