«ипу имени В. А. Трапезникова ран» (стр. 13 из 17)

Вся информация, необходимая для определения управляющего воздействия, накапливается в тот момент, когда штрипс уже движется в стан. Определив то новое положение, в каком должен находиться валок, машина выдает напряжение на канал включения механизмом нажима. Это напряжение поступает на внешнее логическое устройство, которое передает сигнал на тиристорную станцию управления, включающую двигатель в нужном направлении. Двигатель начинает перемещать валок и связанный с ним датчик положения валка.

Во время работы двигателя машина «следит» за положением валка, и в тот момент, когда остающийся до необходимого положения путь оказывается равным величине выбега двигателя, выдает команду на снятие напряжения с канала управления. Двигатель останавливается, через некоторое время штрипс достигает валков и начинается формовка.

При реализации режима управления возможны нарушения, от которых необходимо иметь защиту. Может случиться, что по тем или иным причинам двигатель не успеет отработать заданное машиной перемещение, до того как штрипс попадет в валки. Изменить положение валка во время прокатки двигатель не может, поэтому датчик положения валка не достигнет заданного положения, и двигатель будет оставаться включенным в течение всего времени прокатки, что приведет к выходу из строя привода. Для защиты от такого режима имеется датчик нагрузки, сигнал с которого поступает на логическое устройство управления и в машину, производя выключение двигателя сразу при появлении нагрузки независимо от того, пришел валок в заданное положение или нет. Кроме того, этот сигнал блокирует прохождение сигнала управления через логическую схему.

Во время работы системы может произойти сбой, отказ машины или нарушение работы какого-либо устройства, которое приведет к отсутствию команды на выключение двигателя. В этом случае при выходе валка за предел ±2 мм сработает конечный выключатель, который запретит прохождение сигнала через логическое устройство.

Основной задачей вычислительной машины является построение модели стана и определение корректирующего воздействия. Но это не все. Машина может быть использована для выполнения тех арифметических операций, которые обычно осуществляются самим датчиком. В этом случае внешние устройства значительно упрощаются, а надежность всей системы в целом возрастает. Примером такого использования является получение сведений о толщине стенки трубы путем обработки показаний других датчиков и оценивать достоверность показаний датчика сравнением вычисленного значения с границей доверительного интервала. Эта граница может быть вычислена заранее путем обработки статистических данных по многим партиям труб. В этом случае граница должна учитывать максимальные возможные колебания.

Естественно, что такая граница только в редких случаях будет отражать истинный диапазон колебаний, и обычно будет его превышать. Тем не менее, этот способ контроля является достаточно эффективной мерой защиты информации, так как сбой в одном из датчиков приводит к резкому выпаду замеренной величины за один из пределов.

Что же делать, если установлено ложное показание датчика?

Исправлять показание датчика нельзя, так как это первичная информация. Можно попытаться сделать повторное измерение, если труба еще остается на позиции измерения, либо делать сразу несколько замеров и по ним вычислять среднее значение, например, по итерационной формуле, которая применительно для толщины стенки трубы имеет вид

,

где

– оценка среднего значения толщины стенки трубы с номером N;

α – коэффициент усреднения;

– вычисленная толщина стенки для трубы номер N;

Блок-схема подпрограммы вычисления среднего приведена на рис. 2.6. В блоке 1 подпрограммы выбирается константа усреднения α. После прокатки определенного числа труб, когда оценка уже стабилизировалась относительно фактического среднего, программа от блока 1 переключается на блок 3, где выясняется, что больше: оценка среднего в предыдущем шаге

или текущее значение .

Рис. 2.6. Блок-схема вычисления среднего значения:

1 – определение числа шагов усреднения; 2 – определение средней при большом коэффициенте усреднения; 3; 4 – определение средней при малом коэффициенте усреднения; 5 – возврат в основной программе

График на рис. 2.7. иллюстрирует взаимное поведение текущего и среднего значений толщины стенки трубы.

Рис. 2.7. Зависимость оценки среднего значения толщины стенки трубы

от числа итераций:

1 – текущее значение

; 2 – оценка среднего значения

2.1.5. Построение и использование модели

Построение модели происходит в режиме обучения и продолжается в режиме управления, что позволяет сделать систему нечувствительной к изменению параметров стана во времени. Конкретный вид базового алгоритма при построении модели стана по толщине дан уравнением (3), а по диаметру – уравнением (5). Порядок действий при построении обеих моделей одинаков, поэтому рассмотрим только построение модели по толщине стенки.

Для уточнения модели необходимо иметь результаты замеров всех учитываемых входных возмущений, относящихся строго к одной и той же трубе. На основании этих данных можно, используя найденные в предыдущем шаге коэффициенты модели, найти предсказанное отклонение толщины стенки трубы. Уточнение модели осуществляется после прокатки трубы в профильно-калибровочном стане и обмера ее соответствующим датчиком, по показаниям которого вычисляется фактическая толщина стенки трубы.

Блок-схема программы построения модели изображена на рис. 2.8.

Рис. 8. Блок-схема программы построения модели:

1 – распаковка; 2 – подпрограмма вычисления среднеквадратичного отклонения; 3 – подпрограмма вычисления предсказанного значения; 4 – подпрограмма вычисления ∆; 5 – подпрограмма уточнения коэффициентов модели

Программа уточнения модели начинается с выполнения подпрограммы распаковки, размещающей информацию в управляющем блоке согласно факторам, влияющим на изменение толщины стенки прокатываемой трубы. Поправка к каждому коэффициенту модели в соответствии с уравнением (3) пропорциональна ошибке предсказания. При известном фактическом отклонении толщины стенки трубы, блоком 3 программы определяется предсказанное значение толщины стенки по уравнению (2), т.е. используется старая модель. Исправление коэффициентов осуществляется по формуле

, ( ) (8)

где

– величина ошибки.

Эта операция выполняется блоком 4.

После определения величины ошибки в блоке 5 вычисляются новые значения для всех коэффициентов модели по циклической программе в соответствии с уравнением (8). После чего нового значения сравнивается с пределами своего варьирования

,

и если

выходит за один из пределов, то коэффициент принимается равным этому пределу.

На этом заканчивается уточнение модели. На рис. 2.9 показан график фактического и предсказанного отклонения толщины трубы для одного из прокатываемых размеров труб. Из графика видно, что средние значения для фактического и предсказанного отклонений практически совпадают, начиная с восьмой трубы.

Рис. 2.9. Зависимость предсказанной толщины стенки от времени обучения:

1 – фактическая толщина стенки трубы; 2 – предсказанная толщина

Модель стана по диаметру строится аналогично.

Система включается на управление станом после окончания режима обучения, когда ошибка предсказания становится достаточно малой, и в распоряжении машины будет иметься вся информация, необходимая для вычисления управляющего воздействия. Решение об окончании процесса обучения и о включении системы на управление обычно принимает оператор, который может судить об ошибке предсказания по фактическим результатам обучения.

Подналадка стана осуществляется в промежутках между прокатками двух соседних труб. В результате после прокатки должна получиться труба, имеющая толщину стенки

. Чтобы получить такую трубу, нужно изменить раствор валков. Величину дополнительного отклонения валка можно найти по формуле