自动宽度控制范文

自动宽度控制范文（精选4篇）

自动宽度控制 第1篇

铜带坯双面铣削机是铜及铜合金板带材生产工艺流程中的重要设备,它将热轧开坯或水平连铸后的铜带坯来料铣去两面及两边的氧化层,为后续的冷中轧提供高表面质量的带材,其带面铣削质量的好坏和带材几何耗失的高低直接受到面铣和边铣辊缝控制性能的影响,其辊缝自动位置控制( APC)[1]设计是保证铣削质量的关键,它不仅要求保证高的定位精度,还应具有良好的跟随性能。热轧来料纵向厚差较小,面铣一般采用恒铣削量控制,铣刀辊缝不随来料厚度变化改变,但来料带宽650 mm ~ 1 250mm,并且存在侧弯、头尾宽度变化较大以及前进过程中的蛇形摆动现象,要保证边部铣削质量又不增加铣削损耗,需要控制3 mm~ 5 mm的铣削量,同时要保持恒定的铣削深度,因此必须采用自动跟踪带材宽度及位置技术。本文以国内某铜板带加工厂1 250mm铜带坯双面铣削机边铣机为例,分析了其系统构成和控制原理,研究了系统控制算法和具体实现,以及影响控制精度的因素和解决方法。

1 控制系统构成及原理

要实现边铣自动宽度控制( AWC) ,边铣刀位置必须自动跟踪来料边部位置变化,按照设定的铣削量铣削,并保证控制精度,属于位置随动控制方式,其控制系统构成包括检测、数据处理和执行三个部分。

1. 1 检测部分

测量入口带材左右边部位置数据Wl、Wr和铣刀实际开口度Gfac和中心位置Cfac数据,带材线速度v取自双面铣削机计算机控制系统。

1. 2 数据处理部分

由PLC功能程序实现,对检测数据进行运算处理,包括宽度和给定值计算、输出延时、PID控制等部分。

宽度和给定值计算部分根据测宽装置测得的带材边部位置数据计算带材宽度Wi和中心偏移Ci,计算式为Wi= Wl+ Wr、Ci= ( Wl- Wr) /2,再根据预设定的铣削量数据Dm、机械间隙补偿量Wp,计算边铣刀开口度给定值Gs和中心位置Cs,计算式为:

由于入口位置检测与铣刀辊缝中心线在几何位置上的不同,之间有一定的距离LI,因此位置测量与铣刀定位不是同时发生的,其控制给定需要延时输出,延时时间Td根据距离LI和带材线速度v计算,同时考虑执行机构的动作时间 δS的影响,Td的计算式为Td= LI/ v - δS。

给定值经PID数字调节器输出给执行机构,实现系统的快速无超调响应,以满足系统动态性能的要求。

1. 3 执行部分

根据给定的位置信号,由铣刀自动对中( CPC) 和开口度控制( AWC) 两套自动位置控制机构驱动边铣刀快速定位,实现恒铣屑量铣削。

1. 4 自动宽度控制结构原理

边铣自动宽度控制结构原理图如图1 所示。

2 主要硬件及控制方法

2. 1 测宽装置

为了保证准确测量带材边铣位置,需要克服带材边部裂边、毛刺以及运行中的振动影响,因此系统采用接触式测量方式,由液压缸和连接在杆上的压辊组成测量辊,缸内置高精度数字量位置传感器,左右两边各一只测量辊,压辊利用液压压力紧紧压在带材边部,即保证稳定测量,又能起到夹持带材限制横向移动的作用。

2. 2 自动位置控制系统

边铣机铣削动力机构由铣刀、移动架组成,铣刀旋转驱动电机装设在铣刀移动架上随铣刀同时移动,每台功率75 k W,系统惯性较大,阀控液压马达位置控制容易实现无级调速,在相同负载能力下转动惯量小,体积小,可用于低转速、高功率的场合,能够实现高精度位置控制,并且可利用现有液压系统实现低成本,因此为了提高系统动态性能,自动位置控制系统采用阀控液压马达位置控制方式,以实现低转速大扭力和高精度控制,同时铣刀开口度和中心位置测量采用高精度数字量位置传感器。

铣刀自动对中和开口度控制两套自动位置控由液压比例阀带动液压马达,驱动螺旋减速机控制铣刀移动滑块来实现。其结构框图如图2 所示。

控制系统硬件由S7 - 300 PLC,SM332 D/A转换模块,SM338位置量输入模块、人机界面等组成,其组成框图如图3 所示,系统将数字式位置传感器检测信号送入PLC的位置量输入模块,由控制算法计算结果,然后再由D/A转换为相应的模拟量,最后输出至电液比例换向阀,由高精度的比例阀控制液压马达,形成闭环伺服控制。

2. 3 延时给定

在PLC程序中建立数组Wi[],对检测的来料边部位置数据进行暂存处理,利用先进先出(FIFO)队列控制策略,实现延时任务。将Wi每间隔一定的时间送入数组暂存,达到延时后输出给位置控制系统,其过程是将距离LI按照控制精度和系统响应速度等分成n段,建立一个长度为n的数组,系统每隔Td/n秒将数组各项顺次右移,并将Wi压入数组第1项,第n项作为实际测量值W'i输出。则式1就变为:Gs=W'i-DmWp、Cs=C'i。其控制示意如图4所示。

2. 4 数字增量式PID

由PLC程序实现数字增量式PID控制,增量式PID只有控制增量输出,可只考虑当前时刻之前的3 个偏差量,由递推原理,增量式控制算法公式为:

由于系统实际输出给执行机构的一般是电压绝对值量,采用增量方式计算控制量,再将计算结果转换成位置式的绝对量输出。

3 控制性能的优化

3. 1 来料位置检测

考虑到带材边部变化连续平稳的特点,为了克服测量数据的偶然舜时波动的影响,在数据处理上采用去毛刺的加权平均数字滤波方法[3],将当前测量值与先前值进行加权平均,其算法是:,其中为先前值,n为加权数,取n为5,以作为宽度测量值,作为中心偏移值,则边铣刀开口度给定值,中心偏移。

3. 2 分段PID控制

为了改善数字PID控制的动态性能,系统采用积分分离的分段PI控制算法[2],将P、I调节分开,首先PLC检查偏差信号e( t) ,如果偏差超出了允许精度范围Eband,调节器工作,如果偏差大于设定值EΔ则P调节工作,以缩短系统的响应时间,此时输出开度较大,液压马达速度加快,当偏差小于EΔ时,P调节停止,I( 积分) 起调节起作用,输出开度减小,液压马达以很小的速度驱动铣刀达到设定位置,实现液压系统精确位置控制,通过选择合适的PI参数,使系统输出实现响应速度快,无超调。

根据式( 2) 、( 3) ,系统APC设计PI分离分段式控制算法流程如图5,Umin表示控制量输出下限值。

4 系统控制的实现

4. 1 控制算法

边铣测宽辊与边铣刀中心线之间的距离LI= 850 mm,队列延时数组长度取值n = 10,边铣恒铣削量自动宽度控制算法流程如图6 所示。

4. 2 控制效果

图7 为铣刀中心位置跟随来料中心偏移实测较果,由图可以看出铣刀对中自动位置控制效果良好。

5 结束语

本边铣自动宽度控制系统采用了积分分离的优化数字PID控制算法,通过对PID控制设置合适的比例、积分参数使系统能较好地满足动态性能的要求,同时系统采用液压缸压辊测宽保证了测量值的稳定,通过螺旋减速机构使系统没有超调,较好地解决了稳定性和快速性之间的矛盾,提高了系统稳态控制精度,控制系统自铣面机组投入使用以来,带材边部恒铣削量控制稳定,铣削效果良好,满足了生产工艺对铜带边部铣削质量的控制要求。

参考文献

[1]李华.板带材轧制新工艺、新技术与轧制自动化及产品质量控制实用手册[M].北京:北京治金出版社,2006.

[2]陶永华.新型PID控制及其应用[M].北京:机械工业出版社,1998.

热轧带钢控制系统宽度控制的优化 第2篇

1 宽度失宽情况

近几个月热轧生产线在轧制带钢产品时出现距离带钢宽度失宽 (宽度偏小) , 以及宽度数据没有及时采集, 导致失宽率高达6%, 严重影响了后续生产线的生产节奏和成品合格率。

2 原因分析及措施

2.1 宽度控制原理

配置在轧线粗轧前的侧压机减宽能力可以达到350mm, 可以将板坯的宽度减宽到成品需要的尺寸。下图是宽度控制规程的基本控制思想。

侧压机的减宽效率很高, 为了更好的控制宽度, 将宽度控制模型分成三个部分, 即侧压机的减宽控制、粗轧区域控制和精轧区域控制。在粗轧第一道次出口、粗轧最后一道次出口以及精轧出口都要根据测宽仪的测量数据进行宽度模型的学习计算, 提高宽度模型的设定精度。此外, 侧压机前安装了激光测宽仪, 侧压模型能够利用测量的板坯宽度信息提高的其宽度控制设定精度。通过改变每次侧压的侧压量, 可以轧制锥形坯, 锥形坯经过粗轧的第一道次后, 就可以轧成正常的矩形坯。

2.2 原因分析及措施

1) 宽度数据未被控制系统全部收集。由于热轧2250生产线, 大量水气以及高温等恶劣环境因素的影响, 现场一些跟踪信号存在不稳定的可能性, 导致过程系统收集的厚度数据发生偏差甚至无法收集。需要通过系统程序优化来解决这一难题。系统实现收集钢卷的宽度数据, 需要基础自动化系统提供触发信号以及实际的宽度值信号。当触发信号TNL_ROT_FDT触发时, 系统开始采集此钢卷宽度值当信号结束时停止采集宽度数据。优化的方案也就得从这两个信号着手。

然而在一些环境因素的干扰下, 偶尔会出现触发信号不稳定, 在中间或者结束过程中突然出现短暂跳变的情况, 系统在收集此钢卷温度数据的时候, 会误认为是数据采集结束, 便不会再收集带钢宽度数据, 造成宽度数据不完整, 如果跳变是在头部, 可能此卷便不会有正确数据收集上来。解决方法是系统对触发信号做前期处理, 做一个反应延时, 这样在跳变的时候信号便不会体现出来, 忽略不正常结束指令。由于此方法的实施, 钢卷尾部会产生一个多余的数据采集段, 这并不是钢卷实际的宽度数据, 并在以往的轧制经验当中总结出来, 由于甩尾或者其它情况, 尾部经常会出现一些不合理的数据, 此时系统需要增加一段系统程序, 将这些超出范围的不合理数据筛选掉, 按照工艺要求, 将带钢曲线的头部和尾部数据除掉。此过程的目的就是通过这些方法最终算出一个更能体现实际数据情况的值, 为轧制模型和后续工序提供参考依据。

2) 沿带钢长度方向宽度整体未命中。宽度整体未命中的原因主要是由来料宽度偏小引起的。侧压机能够接受的来料宽度的偏差是10mm, 在这个范围内的偏差, 基本不会导致成品宽度不命中。如果发现成品宽度偏小, 此时生产操作人员可根据侧压机对中时侧导卫测得的实际宽度, 将来料宽度修改成与其一致即可。其次是由于更换钢种和规格时出现的。例如, 减宽量为200mm时所需要的宽度补偿值是8mm左右, 而减宽量为50mm左右时宽度补偿值是12mm。此时应该及时对宽度补偿值作出相应调整导致的。需要对宽度模型进行优化, 关键是充分发挥侧压机、立辊的功能, 对容易出问题的较软钢种将粗轧机R2的颈缩补偿功能投用。调整模型中的Step Press Amount Coefficient补偿值将其适当调大。

3) 现成仪表故障导致的宽度偏小。这主要是参与厚度反馈控制的仪表稳定性造成的。生产实践中备用了多功能仪和平直度仪都可以测量宽度数据, 若多功能仪故障, 则可以更换使用精轧机出口中心测厚仪参与系统模型的宽度反馈控制。

3 结语

经过系统程序优化调试, 投入使用后, 数据收集正确率大幅提高, 没有再出现过无法收集数据的现象。避免了带钢无数据或收集到的数据不合理情况;避免了数据在收集过程中的偏差影响模型的自学习功能, 轧制出不合格产品;避免了成品卷因无实际数据, 导致封锁, 影响正常销售。针对带钢头部失宽, 通过对过程自动化系统程序的修改以及不断地优化轧制力模型结构, 使得生产线上宽度控制精度有了质的飞跃, 同时因不断地修改模型结构中各系数经验设定值, 使其更符合生产线的工艺与设备要求, 从而大大提高了各道次宽度偏差控制的水平。失宽率由前几个月的1.43%降至截止四月份的0.04%, 而冷轧基料的失宽率由2.71%降至0。宽度问题取得了良好的效果, 之后极少发生失宽, 更不用说批量出现。

摘要：详细分析了马钢2250热轧带钢生产线由于多种因素导致的宽度问题, 以及解决措施。

自动宽度控制 第3篇

偶极子天线 (dipole antenna) 是一种简单而又应用广泛的天线, 在无线电通讯、测量和测绘方面都能见这种天线。

偶极子天线的一个特性是有一定的方向性, 当改变它的臂长时, 它的方向性图会有变化。如下图所示:

上图中:L为臂长。

由图中我们得知:

1) 无论天线的臂长如何改变, 天线自身没有增益。

2) 当臂长超过一个波长时, 将产生副瓣。

3) 最大辐射或接收方向与天线角度相关。

但在实际的某些应用中, 为了解决天线的方向性、增益问题, 的极简单的偶极子天线则明显不够, 针对特定的需要, 我们需要通过使用双偶极子、对称偶极子以至于天线阵列来产生更为尖锐的波束以及更强的天线增益。同时借助于控制阵列天线的馈电幅度与另外一些的方向性图, 在民航空相位, 我们还可能生成一些另外一些的方向性图, 在民航空管系系统, 用于引导飞机着陆的仪表着陆系统 (Instrument Landing System) nt Landing System) 与用于飞与用于飞机位置探测的空管二次雷达 (Secondary Surveillance Radar) 均采用了这一原理。

1 双偶极子天线原理

D为A与B天线之间的间距;Φ为接收点与两个天线视轴的夹角角

θ为A天线与B天线信号到达接收点的行程差;

E、E1和E2分别对应收到的合成信号、A和B天线发射的信号。

图A与B分别为一个小于0.5波长的偶极子天线或其它类型的天线;

当接收点距离发射点很远时, A与B信号到达接收点的路径可视作平行的。在不计传播衰减和忽略θ引起的信号衰减差的情况下, 根据矢量合成原理:

如果我们将A与B天线等幅度同相位馈电E0, 则上式可写成:

式中, θ即是矢量夹角又是信号传播路径差, 经弧度转换后:

式中, λ为信号波长

从上式中, 我们可以看出:

当COS项为nπ时, E可获得最大值, 即可以获得两个天线信号的叠加。当取多于两天线的阵列天线并保持正确的相对关系时, 可获得每个天线信号的叠加。

2) E值有正负之分, 反映了收到的信号的极性的变化, 进一偶极子、对称偶极子以步分析后会得出相邻波瓣的极性互为相反。

3) 天线间距D与波长λ的相对关系、即D比λ值和接收点的角度Φ决定了接收点的信号强度。

根据上式, 我们可借助计算机编制一个计算的小程序来帮助分析收到的信号与接收点位置 (角度) 、天线间距与波长之间的关系, 参见下图:

1.天线间距为一个波长2.天线间距为一个波半长3.天线间距为两个波长

在上图中, 正北方向为Φ角等于零度方向, 各波瓣最大幅度相同。

同理, 我们还可计算出等幅反向馈电的情况, 依据上述矢量合成, 计算公式为:

借助计算程序得出下图:

在上图中, 正北方向为Φ角等于零度方向, 各波瓣最大幅度相同。

依据计算机模拟计算的结果, 得出以下结论:1) 当接收点在对称偶极子天线 (或其它天线) 的视轴方位时, 对于等幅同相馈电的天线, 收到的信号为最大;对于等幅反向馈电的信号, 收到的信号为零;2) 相邻波瓣的极性互为相反;3) 天线间距与波长比值等于四分之一的波瓣数;4) 视轴方向波瓣为同极性波瓣可叠加。

依次原理, 如果我们采用天线阵列, 借助控制每对天线的间距和天线反射器的使用, 当采用同相馈电方式时, 我们能够得到期望的尖锐波束, 波束最大点方向的其它方向的波瓣或副瓣可以借助控制天线间距予以控制或抵消。上图为仪表着陆系统的应用实例。

同理, 如果采用天线阵列, 我们可以通过各对天线的幅度与相位的控制, 能产生很不同的不对称的波瓣, 下图给出了几个上述程序绘出的不同幅度与相位的图形例子。

2 结论

这一原理的灵活应用, 可在某些特殊环境与条件下, 帮助生成我们想控制的信号覆盖区域, 其用途可由需要的领域加以借鉴, 例如通信领域用于定向通信。同时, 具体到民用航空无线电导航的仪表着陆系统中, 可供工程技术人员在遇到一些诸如CSB或SBO信号覆盖的问题时, 通过调整各对天线的馈电幅度或相位, 甚至于调整天线的间距, 达到改善覆盖区的结果, 进而满足行业标准的要求与国际民航公约技术附件的要求。

摘要：本文针对双偶极子天线的特性, 探讨双偶极子原理天线及天线阵列在民航空管系统中的应用以及在其它领域可能的应用。结合实际应用的一些经验与体会, 期望对解决相关应用领域的实际问题提出一些值得借鉴的意见。对解决实际应用过程中遇到的一些问题的合理解决能有一些帮助。

关键词：偶极子天线,天线阵列,波束,方向,形状

参考文献

[1]国际组织公约附件十、第一卷, 航空电信.

[2]航空无线电导航台站电磁环境要求 (GB6364-86) .

[3]航空无线电导航台和空中交通管制雷达站设置场地规范 (MH/T4003-1996) .

自动宽度控制 第4篇

1.1 案例分析

某煤矿6203的工作面属于井田的西南方向上, 开采煤层数量为6号煤层在。6203工作面的布置工作实在在原先工作面6201和6202的采空区下方进行的, 推进的总长度为345m, 其中包括采空区下的推进长度213m, 非采空区下的推进长度为132m。并且6203工作面运输顺槽长578m, 切眼长度大约为150m, 均锚索联合支护和采用锚网, 现在施工完毕。6203工作面回风顺槽正待掘进。

1.2 确定合理煤柱宽度

(1) 在进行合理煤柱宽度的确定过程中, 一般会使用理论计算的方法, 假设煤柱的极限平衡区宽度是, 公式中的定量和不定量代表的是:x, 煤柱在极限平衡区内的宽度;m, 煤柱高度;H, 平均采深;φ, 煤层存在的内摩擦角;γ, 岩层平均容重;A, 测压系数;ρ煤矿采区的采出率;D损伤因子。

(2) 然而上侧煤柱宽度和下侧煤柱宽度的计算方法有所差别, 二者的通用公式是:

, 式中β代表屈服区和核区界面处侧压系数;γ是煤体平均体积力;d是开采过程中的扰动系数, d=1.5~3.0;“+”是煤柱上侧;“-”是煤柱下侧。这里所指的上侧上侧煤柱主要是指矿区巷道的上侧方是采空区, 下侧同理。

(3) 巷道围岩塑性宽度在公式中:γ, 岩体平均体积力, 单位是MPa;H, 采深, 单位是m;P, 支护阻力, 单位是MPa;0, 煤体内摩;C, 煤体黏聚力, 单位是MPa;r, 巷道的等效半径。

由此得出综放面合理煤柱宽度B0=x1+R, 此时影响综放面合理煤柱的宽度因素包括:煤体极限强度、采深、煤层倾角、开采扰动系数、煤体内摩擦角和黏聚力、采空区的侧向约束控制力、支护阻力和巷道的断面大小等。

2 巷道围岩控制技术

2.1 巷道控制技术的研究现状

目前, 国内外的煤矿开采过程中所使用的巷道的围岩支护技术的发展历程主要涉及的有木支架转向刚性金属支架的发展过程;可缩性的金属支架的使用;到锚杆支护围岩控制技术发展的过程。在这些控制技术中形成各种支护形式:混凝土碹、料石碹、喷射混凝土梁网、锚索、桁架锚杆、高强度混凝土弧板支架和锚注等, 其中使用最为广泛, 作用最大的U型可缩性支架与锚杆是煤矿井下围岩控制技术的两次重大的突破。

2.2 巷道控制技术具体分析

2.2.1 加固技术

第一, 底板的锚杆。地板的锚杆作用于深度较浅但是不稳定的岩层和稳定岩层之间进行联合, 并且二者组成岩梁, 控制下部分的岩层的扩容所形成的裂缝, 避免新的裂缝产生的继续发展, 在一定程度上限制了下部的岩层向上鼓起;第二, 封闭式的支架。封闭式支架的底梁作用于底板的岩层的反作用力可以有效地提高封闭式支架的支护阻力, 从而改变了底板岩层应力的状态, 抑制鼓起;第三, 底板注浆。底板注浆的加固技术主要作用是加固底板的破碎岩层, 从而增加破碎岩层和岩层之间的黏聚力, 地板中会形成强度相比破碎岩层较大的反拱, 可以有效地组织下部的岩层鼓起;第四, 混凝土反拱加固技术。可以防治底板岩层鼓起, 主要适用于长期使用的巷道。

2.2.2 卸压技术

第一, 切缝包括两种形式底板切缝与两帮切缝。这种切缝技术可以将应力逐渐向围岩的社怒转移发展, 促使底板进入降低区。第二, 打孔包主要有打孔与两帮打孔这两种形式, 卸压机理和切缝有相似之处。第三, 松动爆破包括巷道底板和两帮松动爆破, 使原处于高应力区的底板岩层卸压, 将应力转移到深部围岩。第四, 开掘卸压巷在回采巷道中开掘卸压巷可取得一定的控制底鼓效果。

2.2.3 填充技术

巷旁填充技术方法是指将巷道的两帮一定的范围限度内煤矿进行完全开采, 将材料填入, 并且填充的材料其抗强度是不能够超过底板的岩层的, 其还要有足够的支护阻力与让压性能, 促使巷道两帮的应力可以转移到深部位置, 从而达到控制底鼓的技术效果。

3 巷道围岩的特点

巷道中的煤层深度相对于其他部分来说比较大, 适用于沿煤层的顶底板进行布置的技术方法, 其中还包括:巷道的高度大 (一般为煤层的厚度) 和巷道的断面属于不规则等显著特点。并且巷道的布置方式、结构特征和进行围岩控制时借助于围岩内部的力学性质, 这些都决定巷道矿压特征, 同时也决定了巷道围岩的稳定性。围岩结构特征决定着回采巷道的矿压显现特征, 而围岩的赋存特征即力学、特征几何都决定着巷道围岩的结构特征。巷道稳定性主要是由巷道围岩周围的大小、结构的稳定性决定的, 大结构的意思是巷道较大范围内的围岩结构, 其中包括直接顶、顶煤、基本顶与作用在基本顶上的载荷岩层;小结构就是巷道围岩周围的锚杆组合支护和锚杆与围岩组成的锚固体。

结束语:由于控制机理中说明煤柱宽度和巷道的相对工作面的位置不同, 巷道的围岩应力的分布与岩层移动也会存在一定的差异性, 巷道的稳定性控制技术的选择也会有一定的影响。综放面煤柱宽度发生变化, 会导致煤柱内的应力分布的规律发生变化, 相邻的工作面的煤体所产生的应力分布规律也会改变, 煤柱宽度的变化是最终原因。煤柱的合理宽度应该小于巷帮的实体煤内的应力向煤柱内转移的临界宽度。需要特别注意的是, 在进行现场实测数值时首先进行应力的分析, 进而对巷道围岩的控制技术进行针对性地选择。

参考文献