本发明专利技术公开了一种棒线材轧机转速振荡频率的自动搜寻方法及装置，该方法包括：在棒线材轧机工作的过程中，控制设定转速值上升或下降到目标转速值，使得棒线材轧机的实际转速值呈现阶跃响应；在呈现阶跃响应的过程中，采集棒线材轧机的设定转速值和实际转速值，进而确定棒线材轧机的转速阶跃响应函数；从预设初始角频率值开始，按照预设步长，逐渐增大等效振荡角频率的角频率值，代入转速阶跃响应函数中，计算出对应的转速值，直到计算出的转速值与采集到的实际转速值的差值小于预设阈值，将此时的等效振荡角频率确定为棒线材轧机的转速振荡频率。本发明专利技术能够自动搜寻出棒线材轧机实际转速在阶跃响应过程中的系统等效振荡频率。率。率。
【技术实现步骤摘要】
棒线材轧机转速振荡频率的自动搜寻方法及装置
[0001]本专利技术涉及轧机控制
，尤其涉及一种棒线材轧机转速振荡频率的自动搜寻方法及装置。
技术介绍
[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]棒线材热连轧生产线，是指通过物理变形的方式，使得又粗又短的钢坯，经不断受到挤压，形成又细又长的钢材。
[0004]在将钢坯送入到棒线材热连轧生产线之前，需要对钢坯进行加热。常温的钢坯，通过步进梁移动到加热炉中，加热炉采用煤气或者天然气燃烧加热钢坯。在加热炉内，通过步进梁不断移动钢坯，能够使得钢坯受热均匀。当钢坯被加热到900～1300℃左右，通过出炉口出炉，送到棒线材热连轧生产线上。由棒线材热连轧生产线将加热到900～1300℃左右的钢坯，通过运输辊道送入多个轧机(通常为10～30个轧机)，各个轧机的转速依次升高，使得钢坯不断产生横向和纵向的形变，每经过一个轧机，钢坯的形状都会变细、变长，从而每经过一个轧机，钢坯的移动速度都要增加，当钢坯被生产线上的所有轧机轧制后，便成为合格的棒线材钢产品。最后将棒线材钢产品送到冷床，在冷床上自然冷却或通过鼓风机强制加速冷却。图1为现有技术中提供的一种棒线材轧机控制系统示意图，如图1所示，每个轧机由2个轧辊组成，由变频器通过变频电缆与电机连接，电机通过连接轴与减速机连接，减速机通过2个万向轴与每个轧机的2个轧辊连接，由变频器控制轧机的转速和转矩，带动轧机工作。
[0005]图2为现有技术中提供的一种变频器控制棒线材轧机转速和转矩的示意图，如图2所示，变频器向电机发送速度命令V
set
和转矩命令T
set
，让电机从静止状态(转速为零，即V
set0
＝0)缓慢上升到电机的额定转速V
set1
＝V
e
，电机反馈给变频器的信号为实际速度V
act
和实际转矩T
act
。其中，V
set
和V
act
是相对于电机额定转速的百分比，单位为％；T
set
和T
act
是相对于电机额定转矩的百分比，单位为％。
[0006]图3为现有技术中提供的一种棒线材轧机的速度环示意图，如图3所示，棒线材轧机转速闭环传递函数可表示如下：
[0007][0008]其中，V
set
表示速度设定值，随着上级PLC的改变而改变；V
act
表示速度实际值；K
p
表示速度环的等效比例；T
i
表示速度环的等效积分时间常数；T
c
表示电流环等效积分时间常数，由于该参数特别小，通常为被忽略，不再进行讨论；T
m
表示机电惯量时间常数；T
inp
表示外部力矩干扰信号；s表示复频域算子；
[0009]忽略T
c
参数后，简化的传递函数表示如下：
[0010][0011]为了实现棒线材轧机的精确控制，需要对其转速特性进行研究，通常需要辨识参数K
p
和T
i
。
[0012]通常，变频器内部有很多参数需要设置和调节，其中，包含速度环的比例系数和积分时间常数。因而，现有技术在控制轧机转速的时候，直接采用变频器的内置参数K
p
和T
i
，代入上述公式(2)使用。由于变频器内部的设置参数与物理设备旋转时对应的参数概念不同，直接代入上述公式(2)使用，会导致整个传递函数的数据偏差太大。
[0013]如图4所示，现有技术采用变频器内置参数推导出的传递函数，在进行阶跃输入后，阶跃输出响应曲线如虚线所示，与棒线材轧机的实际转速曲线差别较大，没有重合，特别是在上升段内的数据曲线，采用内置参数推导的传递函数曲线明显早于实际转速。
[0014]由公式(2)所示的棒线材轧机转速的传递函数可知，为了实现对棒线材轧机的精确控制，需要准确辨识出等效比例系数和积分时间常数这两个参数。为了辨识出等效比例系数和积分时间常数这两个参数，需要给轧机一个稳定的转速变化量，如图5中虚线所示，在突然将轧机设定转速值上升到一个目标转速值后，轧机的实际转速值会产生一个速度阶跃响应后进入稳定阶段。
[0015]然后，由于数字系统采样时间间隔的不同，会使得棒线材轧机转速振荡频率存在不同，在辨识用于确定轧机转速传递函数的等效比例系数和积分时间常数时，不同的转速振荡频率，会导致不同的辨识结果。因而，如何准确地获取到棒线材轧机转速振荡频率，对于参数辨识十分重要。
[0016]针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
[0017]本专利技术实施例中提供了一种棒线材轧机转速振荡频率的自动搜寻方法，用以解决由于数字系统采样时间间隔不同，导致棒线材轧机转速振荡频率不同，从而影响参数辨识结果的技术问题，该方法包括：在棒线材轧机根据设定转速值工作的过程中，控制棒线材轧机的设定转速值上升或下降到目标转速值，使得棒线材轧机的实际转速值呈现阶跃响应；在棒线材轧机的实际转速值呈现阶跃响应的过程中，采集棒线材轧机的设定转速值和实际转速值；根据采集的设定转速值和实际转速值，确定棒线材轧机的转速阶跃响应函数；从预设初始角频率值开始，按照预设步长，逐渐增大等效振荡角频率的角频率值，代入棒线材轧机的转速阶跃响应函数中，计算出对应的转速值，直到计算出的转速值与采集到的实际转速值的差值小于预设阈值，将此时的等效振荡角频率确定为棒线材轧机的转速振荡频率。
[0018]本专利技术实施例中还提供了一种棒线材轧机转速振荡频率的自动搜寻装置，用以解决由于数字系统采样时间间隔不同，导致棒线材轧机转速振荡频率不同，从而影响参数辨识结果的技术问题，该装置包括：轧机转速调节模块，用于在棒线材轧机根据设定转速值工作的过程中，控制棒线材轧机的设定转速值上升或下降到目标转速值，使得棒线材轧机的实际转速值呈现阶跃响应；数据采集模块，用于在棒线材轧机的实际转速值呈现阶跃响应的过程中，采集棒线材轧机的设定转速值和实际转速值；数据处理模块，用于根据采集的设定转速值和实际转速值，确定棒线材轧机的转速阶跃响应函数；转速振荡频率自动搜寻模
块，用于从预设初始角频率值开始，按照预设步长，逐渐增大等效振荡角频率的角频率值，代入棒线材轧机的转速阶跃响应函数中，计算出对应的转速值，直到计算出的转速值与采集到的实际转速值的差值小于预设阈值，将此时的等效振荡角频率确定为棒线材轧机的转速振荡频率。
[0019]本专利技术实施例中还提供了一种计算机设备，用以解决由于数字系统采样时间间隔不同，导致棒线材轧机转速振荡频率不同，从而影响参数辨识结果的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述棒线材轧机转速振荡频率的自动搜寻方法。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种棒线材轧机转速振荡频率的自动搜寻方法，其特征在于，包括：在棒线材轧机根据设定转速值工作的过程中，控制棒线材轧机的设定转速值上升或下降到目标转速值，使得棒线材轧机的实际转速值呈现阶跃响应；在棒线材轧机的实际转速值呈现阶跃响应的过程中，采集棒线材轧机的设定转速值和实际转速值；根据采集的设定转速值和实际转速值，确定棒线材轧机的转速阶跃响应函数；从预设初始角频率值开始，按照预设步长，逐渐增大等效振荡角频率的角频率值，代入棒线材轧机的转速阶跃响应函数中，计算出对应的转速值，直到计算出的转速值与采集到的实际转速值的差值小于预设阈值，将此时的等效振荡角频率确定为棒线材轧机的转速振荡频率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据采集的设定转速值和实际转速值，确定棒线材轧机的转速阶跃响应函数，包括：获取设定转速的最终值和实际转速的峰值；根据设定转速的最终值和实际转速的峰值，计算棒线材轧机的转速超调量；根据棒线材轧机的转速超调量，确定棒线材轧机的等效阻尼系数；根据棒线材轧机的等效阻尼系数，确定棒线材轧机的转速阶跃响应函数。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算棒线材轧机的转速超调量：其中，σ表示转速超调量；v
e
表示实际转速的峰值；v
step
表示设定转速的最终值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算棒线材轧机的等效阻尼系数：其中，ζ表示等效阻尼系数；σ表示转速超调量。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述棒线材轧机的转速阶跃响应函数表达式为：其中，y表示计算出的转速值；ω
n
表示等效振荡角频率；ζ表示系统等效阻尼系数；t表示时间；a表示一个与实际转速初始值有关的常数。6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据棒线材轧机的转速振荡频率，绘制棒线材轧机的设定转速曲线和实际转速曲线，并从绘制的设定转速曲线和实际转速曲线中，辨识出等效比例系数和积分时间常数，其中，所述等效比例系数为实际转速值曲线的峰值，所述积分时间常数为实际转速值曲线第一次
达到转速稳态下限值的时刻；根据辨识出的等效比例系数和积分时间常数，确定棒线材轧机的传递函数；根据所述传递...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘东，李铁，王云波，
申请(专利权)人：北京京诚瑞达电气工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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