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基于矢量控制器的飞剪控制方法

阅读：845发布：2023-01-22

专利汇可以提供基于矢量控制器的飞剪控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种基于矢量控制器的飞剪控制方法，其采用飞剪矢量电机与飞剪增量式编码器对飞剪矢量控制器进行速度控制，采用送料辊矢量电机与送料辊增量式编码器对送料辊矢量控制器进行速度控制；采用飞剪矢量控制器与送料辊矢量控制器对PLC系统进行速度闭环控制；采用测量辊增量式编码器与飞剪绝对值编码器对PLC系统进行位置闭环控制，达到对PLC系统进行速度位置双双闭环的目的，即能够在剪刃到达剪切点之前，根据剪刃位置偏差和带材剪切长度偏差的差值修正剪刃速度，从而保证剪切精度，满足生产要求，并有效地降低了设备的成本。，下面是基于矢量控制器的飞剪控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于矢量控制器的飞剪控制方法，其特征在于，所述转速阶跃的转矩控制方法包括以下步骤：
S1、采用飞剪矢量电机与飞剪增量式编码器对飞剪矢量控制器进行速度控制，采用送料辊矢量电机与送料辊增量式编码器对送料辊矢量控制器进行速度控制；
S2、采用飞剪矢量控制器与送料辊矢量控制器对PLC系统进行速度闭环控制；
S3、采用测量辊增量式编码器与飞剪绝对值编码器对PLC系统进行位置闭环控制。
2.根据权利要求1所述基于矢量控制器的飞剪控制方法，其特征在于，所述飞剪矢量电机与送料辊矢量电机的速度均是由PLC控制器控制的。
3.根据权利要求2所述基于矢量控制器的飞剪控制方法，其特征在于，在剪刃到达剪切点之前，根据剪刃位置偏差和带材剪切长度偏差的差值修正剪刃速度。
所述剪刃速度的修正公式为：
其中，所述L为带材设定的剪切长度，X为带材当前通过的长度，Y0是剪刃圆周运动的周长，Y是剪刃当前的位移量，VL为带钢实际速度，Vr为剪刃从等待位加速到匀速点的过程中当前点速度，a为剪刃的加速度。
4.根据权利要求3所述基于矢量控制器的飞剪控制方法，其特征在于，
当剪刃从等待位加速到匀速点时，剪刃从等待位加速到匀速点的过程中当前点速度Vr1与位置关系如下：
当剪刃从匀速点减速到剪切点时，剪刃从匀速点减速到剪切点的过程中当前点速度Vr2与位置关系如下：
其中，a1为剪刃从等待位加速到匀速点的加速度；S3为剪刃从减速点到等待位的距离；
a3为剪刃从减速点到等待位的加速度；SY为剪刃从减速点到等待位的实时位移。

说明书全文

基于矢量控制器的飞剪控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电气控制领域，具体涉及一种基于矢量控制器的飞剪控制方法。

背景技术

[0002] 横切机组的主要工作是将经冷轧机轧制完毕的带材切去头、矫直、横切、垛板。主要设备有开卷机、矫直机、飞剪、皮带机、垛板台等。飞剪是其中的关键设备，它在保证剪刃和机列其它设备及带材的速度同步配合的情况下，将平动中的带材按要求的定尺进行高精度的剪切。其工艺流程为：上卷→开卷→喂料→矫直→剪切→皮带输出；当送料辊向前送料时，飞剪根据设定长度对送料进行剪切。

[0003] 随着工业自动化的不断升级以及自动化产品的工艺越来越复杂，为满足产品特殊外形及工艺的要求，一些运动控制器采用伺服电机与伺服控制器组成伺服系统对飞剪剪刃的速度位置进行控制，但是伺服系统控制方案实现成本较高，控制难度大，由于市场不断竞争，中标价格压低，因此严峻的经济形势对工业提出了成本控制的要求。

发明内容

[0004] 为了上述问题，本发明提出了一种保证剪切精度，并能够降低设备的成本的基于矢量控制器的飞剪控制方法。

[0005] 本发明提供一种基于矢量控制器的飞剪控制方法，所述转速阶跃的转矩控制方法包括以下步骤：

[0006] S1、采用飞剪矢量电机与飞剪增量式编码器对飞剪矢量控制器进行速度控制，采用送料辊矢量电机与送料辊增量式编码器对送料辊矢量控制器进行速度控制；

[0007] S2、采用飞剪矢量控制器与送料辊矢量控制器对PLC系统进行速度闭环控制；

[0008] S3、采用测量辊增量式编码器与飞剪绝对值编码器对PLC系统进行位置闭环控制。

[0009] 优选的，所述飞剪矢量电机与送料辊矢量电机的速度均是由PLC控制器控制的。

[0010] 优选的，在剪刃到达剪切点之前，根据剪刃位置偏差和带材剪切长度偏差的差值修正剪刃速度。

[0011] 所述剪刃速度的修正公式为：

[0012] 其中，所述L为带材设定的剪切长度，X为带材当前通过的长度，Y0是剪刃圆周运动的周长，Y是剪刃当前的位移量，VL为带钢实际速度，Vr为剪刃从等待位加速到匀速点的过程中当前点速度，a为剪刃的加速度。

[0013] 优选的，当剪刃从等待位加速到匀速点时，剪刃从等待位加速到匀速点的过程中当前点速度Vr1与位置关系如下：

[0014] 当剪刃从匀速点减速到剪切点时，剪刃从匀速点减速到剪切点的过程中当前点速度Vr2与位置关系如下：

[0015] 其中，a1为剪刃从等待位加速到匀速点的加速度；S3为剪刃从减速点到等待位的距离；a3为剪刃从减速点到等待位的加速度；SY为剪刃从减速点到等待位的实时位移。

[0016] 本发明提供一种转速阶跃的转矩控制方法，其将原来设备中的飞剪伺服电机及飞剪伺服控制器，变为现在的普通矢量电机与矢量变频器，通过飞剪矢量控制器与送料辊矢量控制器对PLC系统进行速度闭环控制；以及测量辊增量式编码器与飞剪绝对值编码器对PLC系统进行位置闭环控制，达到对PLC系统进行速度位置双双闭环的目的，即能够在剪刃到达剪切点之前，根据剪刃位置偏差和带材剪切长度偏差的差值修正剪刃速度，从而保证剪切精度，满足生产要求，并有效地降低了设备的成本。附图说明

[0017] 图1为本发明所述基于矢量控制器的飞剪控制方法的设备配置图；

[0018] 图2用矢量控制代替伺服控制剪切效果图；

[0019] 图3为剪切长度L小于ΔL时对应的速度控制曲线图；

[0020] 图4为剪切长度L大于ΔL时对应的速度控制曲线图。

具体实施方式

[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0022] 如图1所示，本发明提供一种基于矢量控制器的飞剪控制方法，所述转速阶跃的转矩控制方法包括以下步骤：

[0023] S1、采用飞剪矢量电机与飞剪增量式编码器对飞剪矢量控制器进行速度控制，采用送料辊矢量电机与送料辊增量式编码器对送料辊矢量控制器进行速度控制；其中，所述飞剪矢量电机与送料辊矢量电机的速度均是由PLC控制器控制的。

[0024] S2、采用飞剪矢量控制器与送料辊矢量控制器对PLC系统进行速度闭环控制；

[0025] S3、采用测量辊增量式编码器与飞剪绝对值编码器对PLC系统进行位置闭环控制。

[0026] 所述飞剪的剪刃自等待位到达剪切点之间需要经过三个阶区，即加速区、匀速区、减速区，为保证剪切精度，即需要在剪刃到达剪切点之前，根据剪刃位置偏差和带材剪切长度偏差的差值修正剪刃速度。

[0027] 设L为带材设定的剪切长度，X为带材当前通过的长度，Y0是剪刃圆周运动的周长，Y是剪刃当前的位移量，VL为带钢实际速度，Vr为剪刃当前点速度，a为剪刃的加速度，a1为剪刃从等待位加速到匀速点的加速度，S3为剪刃从减速点到等待位的距离，a3为剪刃从减速点到等待位的加速度，SY为剪刃从减速点到等待位的实时位移，D为剪刃回转直径，R为半径，πD为同步剪切长度，t为剪刃当前点到匀速点的时间时间，t1为剪刃从等待位加速到匀速点时间，S1为剪刃从等待位加速到匀速点的距离，t2为剪刃从匀速点到剪切点时间，S2为剪刃从匀速点到剪切点的距离，a3为剪刃从减速点到等待位的加速度，Vrmax为剪刃的最大线速度。

[0028] L-X-S2＝VL*t1 (1)

[0029] VL＝Vr+a1t (2)

[0030]

[0031]

[0032]

[0033] 2a1((L-X)-(Y0-Y))＝(VL-Vr)2 (6)

[0034] 最后得到所述剪刃速度的修正公式为：

[0035]

[0036] 则当剪刃从等待位加速到匀速点时，剪刃从等待位加速到匀速点的过程中当前点速度Vr1与位置关系如下：

[0037]

[0038] 当剪刃从匀速点减速到剪切点时，剪刃从匀速点减速到剪切点的过程中当前点速度Vr2与位置关系如下：

[0039]

[0040] 进一步的，针对不同剪切长度，所对应的速度控制曲线不同，而所述剪刃速度Vr与临界剪切长度ΔL关系如下：

[0041]

[0042] 因此找到临界剪切长度ΔL是关键。

[0043]

[0044]

[0045] a1t1＝vrmax (12)

[0046] a3t3＝vrmax (13)

[0047] 则临界长度

[0048] 若剪切长度L小于ΔL，则不用在等待位停留；

[0049] 若剪切长度L等于ΔL，则需要等待位停留时间为0ms；

[0050] 若剪切长度L大于ΔL，则等待位停留；

[0051] 本发明提供一种转速阶跃的转矩控制方法，其将原来设备中的飞剪伺服电机及飞剪伺服控制器，变为现在的普通矢量电机与矢量变频器，通过飞剪矢量控制器与送料辊矢量控制器对PLC系统进行速度闭环控制；以及测量辊增量式编码器与飞剪绝对值编码器对PLC系统进行位置闭环控制，达到对PLC系统进行速度位置双双闭环的目的，即能够在剪刃到达剪切点之前，根据剪刃位置偏差和带材剪切长度偏差的差值修正剪刃速度，从而保证剪切精度，满足生产要求，并有效地降低了设备的成本。

[0052] 下表列出传统及本发明创新经济及精度对比：

[0053]

[0054] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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