一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法，主要包括：電機(jī)的單機(jī)調(diào)試；基于單機(jī)調(diào)試的結(jié)果，進(jìn)行包含加減速斜率dn/dt的確定、機(jī)械量與電量的標(biāo)幺計(jì)算、電機(jī)的帶設(shè)備轉(zhuǎn)矩測(cè)量、轉(zhuǎn)矩曲線分析和多次帶設(shè)備轉(zhuǎn)矩測(cè)量的數(shù)學(xué)計(jì)算的處理，完成機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量。本發(fā)明所述機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中適用范圍小、計(jì)算過(guò)程復(fù)雜和可靠性低等缺陷，以實(shí)現(xiàn)適用范圍大、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域中的電氣自動(dòng)化控制部分，具體地，涉及一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的電氣參數(shù)測(cè)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在冶金行業(yè)中的連軋機(jī)、平整機(jī)、拉矯機(jī)、重卷機(jī)、橫切機(jī)、酸洗機(jī)、鍍鋅線、鍍錫 線、光亮退火線、彩涂線等的生產(chǎn)機(jī)組中，各機(jī)組通過(guò)速度匹配使得帶鋼表面保持一定的張 力。為保持各機(jī)架間鋼帶的張力保持穩(wěn)定，需要對(duì)變速過(guò)程中的張力變化予以控制和補(bǔ)償。
[0003] 目前采取的方法有直接張力閉環(huán)補(bǔ)償和前饋的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償兩種方法。
[0004] 直接張力閉環(huán)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ遣杉瘡埩刂泣c(diǎn)的張力反饋信號(hào)，與張力給定進(jìn)行比 較后經(jīng)PID運(yùn)算作為非基準(zhǔn)機(jī)架的速度偏差補(bǔ)償信號(hào)，通過(guò)非基準(zhǔn)機(jī)架的速度調(diào)節(jié)使帶鋼 張力恢復(fù)到設(shè)定值。這種方法的缺陷是：時(shí)序上帶鋼張力波動(dòng)先產(chǎn)生，然后再通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)行 校正。由于控制上的時(shí)間滯后，對(duì)于高速、張力要求高的生產(chǎn)設(shè)備，已經(jīng)發(fā)生的較大張力波 動(dòng)將造成帶鋼跑偏，嚴(yán)重時(shí)將迫使機(jī)組停機(jī)。這種方法僅應(yīng)用在設(shè)計(jì)線速度較低、變速過(guò)程 緩慢的生產(chǎn)場(chǎng)合。
[0005] 為使變速過(guò)程的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償與張力波動(dòng)同步，目前較通用的方法是在檢測(cè)出速度給 定變化時(shí)，按照速度給定變化的矢量方向，給出對(duì)應(yīng)的附加轉(zhuǎn)矩設(shè)定，以抵消加減速過(guò)程需 要的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，從而使帶鋼表面張力保持穩(wěn)定。這種方法的缺點(diǎn)是加速和減速補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩依 賴于機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算和電機(jī)控制轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。當(dāng)計(jì)算出現(xiàn)偏差時(shí)，將無(wú)法對(duì)張力控制 過(guò)程的分析過(guò)程進(jìn)行可靠分析，較大的偏差所帶來(lái)的張力波動(dòng)，將影響加工過(guò)程的帶鋼表 面質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)帶鋼跑偏停機(jī)。
[0006] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在適用范圍小、計(jì)算過(guò)程 復(fù)雜和可靠性低等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法， 以實(shí)現(xiàn)適用范圍大、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量 方法，主要包括：
[0009] a、電機(jī)的單機(jī)調(diào)試；
[0010] b、基于單機(jī)調(diào)試的結(jié)果，進(jìn)行包含加減速斜率dn/dt的確定、機(jī)械量與電量的標(biāo) 幺換算、電機(jī)的帶設(shè)備轉(zhuǎn)矩測(cè)量、轉(zhuǎn)矩曲線分析和多次帶設(shè)備轉(zhuǎn)矩測(cè)量的數(shù)學(xué)計(jì)算的處理， 完成機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量。
[0011] 進(jìn)一步地，所述步驟a，具體包括：
[0012] 單機(jī)調(diào)試的要求是在電機(jī)沒(méi)有任何負(fù)載的情況下，其速度閉環(huán)階躍響應(yīng)在速度輸 出不飽和的情況下，調(diào)節(jié)時(shí)間小于500ms，超調(diào)量小于2%額定值，整個(gè)速度段無(wú)振蕩。
[0013] 進(jìn)一步地，在步驟b中，所述加減速斜率dn/dt的確定的操作，具體包括：
[0014] 每個(gè)機(jī)組的設(shè)計(jì)加速時(shí)間和減速時(shí)間是固定的，也就是說(shuō)每臺(tái)電機(jī)機(jī)的dn/dt將 預(yù)先規(guī)定；
[0015] 由于調(diào)試需要和工藝需要調(diào)整加減速時(shí)間，需要按比例計(jì)算dn/dt的數(shù)值。
[0016] 進(jìn)一步地，在步驟b中，所述機(jī)械量與電量的標(biāo)么換算的操作，具體包括：

【權(quán)利要求】
1. 一種機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，主要包括： a、 電機(jī)的單機(jī)調(diào)試； b、 基于單機(jī)調(diào)試的結(jié)果，進(jìn)行包含加減速斜率dn/dt的確定、機(jī)械量與電量的標(biāo)幺計(jì) 算、電機(jī)的帶設(shè)備轉(zhuǎn)矩測(cè)量、轉(zhuǎn)矩曲線分析和多次帶設(shè)備轉(zhuǎn)矩測(cè)量的數(shù)學(xué)計(jì)算的處理，完成 機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟 a,具體包括： 單機(jī)調(diào)試的要求是在電機(jī)沒(méi)有任何負(fù)載的情況下，其速度閉環(huán)階躍響應(yīng)在速度輸出不 飽和的情況下，調(diào)節(jié)時(shí)間小于500ms，超調(diào)量小于2%額定值，整個(gè)速度段無(wú)振蕩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，在步驟 b中，所述加減速斜率dn/dt的確定的操作，具體包括： 每個(gè)機(jī)組的設(shè)計(jì)加速時(shí)間和減速時(shí)間是固定的，也就是說(shuō)每臺(tái)電機(jī)機(jī)的dn/dt將預(yù)先 規(guī)定； 由于調(diào)試需要和工藝需要調(diào)整加減速時(shí)間，需要按比例計(jì)算dn/dt的數(shù)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，在步驟b 中，所述機(jī)械量與電量的標(biāo)么計(jì)算的操作，具體包括： 機(jī)械量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩關(guān)系如下：
其中，M=加速或減速的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，單位Nm ;GD2 =機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位kgm2 ;

:預(yù)先規(guī)定的整線加速或減速時(shí)間，單位 dn/dt是固定的（通常全線加減速時(shí)間 力UJ-15S) ;GD2為機(jī)械系統(tǒng)的固有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；·速或減速轉(zhuǎn)矩Μ為固定值，該數(shù)值能夠通過(guò) 電氣傳動(dòng)裝置讀出標(biāo)么的百分比數(shù)值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，在步驟b 中，所述電機(jī)的帶設(shè)備轉(zhuǎn)矩測(cè)量的操作，具體包括： 當(dāng)電機(jī)進(jìn)入爬行速度后，電氣傳動(dòng)的升降速斜率按照設(shè)備設(shè)計(jì)的dn/dt斜率進(jìn)行升速 和降速斜坡設(shè)定，按該斜率給出速度給定，測(cè)量并記錄電氣傳動(dòng)輸出轉(zhuǎn)矩的變化； 測(cè)量需要注意的是不要使轉(zhuǎn)矩輸出飽和，飽和輸出的轉(zhuǎn)矩不能代表變速時(shí)的轉(zhuǎn)矩；機(jī) 械設(shè)備設(shè)計(jì)正常時(shí)，是不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出飽和的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，在步驟b 中，所述轉(zhuǎn)矩曲線分析的操作，具體包括： 記錄的曲線中含有加速或減速過(guò)程的轉(zhuǎn)矩，還有克服包含機(jī)械摩擦的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和攪油 風(fēng)阻的轉(zhuǎn)矩； 在曲線分析中應(yīng)將高速穩(wěn)定時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩作為摩擦、攪油、風(fēng)阻轉(zhuǎn)矩進(jìn)行變速轉(zhuǎn)矩的 抵消，抵消時(shí)需考慮加速過(guò)程和降速過(guò)程的區(qū)別，其作用力方向與設(shè)備運(yùn)行方向相反； 抵消后的加速或降速階段的電氣轉(zhuǎn)矩就是在該變速斜率下所需的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的電氣參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，在步驟b 中，所述多次帶設(shè)備轉(zhuǎn)矩測(cè)量的數(shù)學(xué)計(jì)算的操作，具體包括： 為使得動(dòng)態(tài)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩測(cè)量值更加具有統(tǒng)計(jì)上的科學(xué)性，需要采取多次測(cè)量后的均方根 計(jì)算； 計(jì)算后的數(shù)值作為張力控制的加減速階段動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。
【文檔編號(hào)】G01R31/34GK104155552SQ201410393635
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】楊更新, 李佳寧 申請(qǐng)人:北京天拓四方科技有限公司