三机架冷连轧机直流调速系统的设计
只是次要的因素，为此，电流环应以跟随性能为主，应选用典型I型系统。
转速调节器选择
为了实现转速无静差，在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节，它应该包含在转速调节器 ASR 中（见图 2-26b），现在在扰动作用点后面已经有了一个积分环节，因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该设计成典型 Ⅱ 型系统，这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。
第五章 恒张力控制系统
在冷轧带钢控制系统中，为保证产品质量和工艺过程稳定，无论是冷连轧机还是可逆冷轧机均需恒张力轧制。在可逆轧钢机张力控制系统中，开卷机、卷取机张力控制精度直接影响成品的板形及厚度公差。因此，生产线最突出的问题是
26
三机架冷连轧机直流调速系统的设计
轧制过程中要求开卷，卷取控制系统不仅在稳速轧制过程中维持张力恒定，而且在加减速动态过程中也要保持张力恒定，要求系统能准确地补偿加、减速等因素引起的动态力矩。按照不同的工艺要求，较典型的张力控制方法有间接张力控制和直接张力控制，1050mm高速六辊可逆冷轧机开卷机控制系统采取的是间接张力控制方法。
以往张力控制大多采用模拟系统，难以实现精确控制，且实现方法较为麻烦，随着数字电路及微处理器技术的发展，直流传动的控制技术正逐步由模拟向全数字控制方式过渡。目前广泛应用的方法是以16位微处理器全数字直流传动系统配以专用的张力控制软件，构成不同的张力控制系统，来完成复杂的控制运算并实现快速动态补偿。
本系统采用的张力控制系统是模拟器件组成。原理图如下：
图5-1 张力控制原理图
角速度给定，通过计算线速度/卷径（实际测量或计算）得出；开卷、卷取中应用，张力给定（To）随卷径变化进行修正，可按线性也可按非线性进行修正，该功能封锁时，张力给定直接进入比较端；卷径计算为卷径值通过计算线速度与角速度的比值获得或由外部卷径检测器提供；惯量补偿，与速度变化、卷径机械加速度时间、材料密度和钢带宽度相关；机械损失补偿，由一个常数项和一个速度有关项组成。
5.1 开卷机恒张力控制实现
开卷张力产生的张力矩与电机电磁力矩应相等，则张力FZ的机电参数表达式：
FZ?K1?ITD (5-1)
式中：K1为常数；?为开卷电动机磁通量；IT为开卷电动机电枢电流；D为带卷瞬时卷径。由式(5-1)得：
IT?FZD/K1? (5-2)
27
三机架冷连轧机直流调速系统的设计
结论1：在基速以下，开卷机电机磁通保持恒定，?即全磁状态，电枢电流IT与卷径D成正比，可实现恒张力控制。 由式(5-2)得：
IT?FZD/K1??FZD?nCe/K1??nCe?(Cei/K1?E)FZv (5-3) 结论2：在基速以上，若保持反电势E恒定，控制电枢电流IT与带钢线速度v成正比，可实现恒张力控制。
5.2 张力的动态补偿
在间接张力控制中，为保证张力控制的准确性，要充分考虑开卷机在加、减速过程中转动惯量以及本身固有的摩擦力对转矩的影响。因此，在系统中设计了加减速和摩擦转矩补偿环节，转矩补偿量即为转矩预控值与转矩设定值叠加，作为开卷机系统的合力矩，对开卷机进行张力控制。由于摩擦转矩可视为常量，这里只讨论动态惯量补偿，由电机拖动原理可得：
GD260idV?? Mdt? (5-4) 375?Ddt式中：Mdt为动态补偿力矩；V为带钢速度；GD2为系统折算到电机轴上总的转动惯量。
222 GD2?GDD (5-5) ?GDJ?GDL222 式中：GDD为电机转子的转动惯量；GDJ为有关机械设备的转动惯量；GDL为
料卷的转动惯量。
222 GDD和GDJ是不变的，GDL随着料卷卷径的变化而变化。料卷可认为是一
个空芯圆柱体，其转动惯量为：
???b GD2?2(D4?D04) (5-6)
8i式中：?为带钢的比重；?为带钢的占积率；b为带钢宽度；i为开卷机的转动电流；D0为空卷筒直径。由式(5-4)—式(5-6)可得: Mdt?[K111dV?b(K2D3?K3)] (5-7) DDdt22式中：K1为常数；K1?60i(GFD?GDJ)/375?；K2为常数，K2?60??/8?375i；4。 K3?K2D0 dVm/dt为从主机架电机的速度双S给定积分功能块的轧机给定加速度。由
28
三机架冷连轧机直流调速系统的设计
于在轧制中，开卷侧带钢存在一定的前滑量，此前滑量可以通过偏导辊速度VP与轧制速度Vm之比来检测，所以有：
dVVPdVm (5-8) ??dtVmdt 根据式(5-7)和式(5-8)对张力补偿进行配置，如下图所示。
5.3 瞬时卷径D的计算
为实现恒张力精度控制和动态补偿，必须精确测量并记忆卷材瞬时卷径D值。由带钢线速度V和开卷电机转速n，利用公式v??nD/i即可推导并计算出瞬时卷径D值。卷径计算记忆单元如图5-3所示。
图5-3 卷径记忆单元框图
开卷机工作前，根据钢卷卷径预设一个最大卷径存入记忆单元。开卷机工作时线速度与卷径记忆单元所记忆的卷径值和开卷机角速度（来自编码器）的乘积有关。此速度与实际带钢线速度相比，如偏差e=0，则卷径记忆单元卷径值与实际相符；如偏差e≠0，则修正卷径记忆单元，直到e=0。开卷过程中，卷径不断减小，e始终存在，由于e的存在，不断修正卷径记忆的卷径值，使其跟随实际卷径的变化。
第六章 逻辑无环流系统的调试
6.1 系统实验调试概述
29
三机架冷连轧机直流调速系统的设计
一、 实验目的：
1）熟悉和掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试方法和步骤；
2）通过实验，分析和研究系统的动、静态特性，并研究调节的参数对动态品质的影响；
3）通过实验，提高自身实际操作技能，培养分析和解决问题的能力。 二、 实验内容： 1、各控制单元调试；
2、整定电流反馈系数β，转速反馈系数α，整定电流保护动作值； 3、测定开环机械特性及高、低时速的静特性n?f(Id)； 4、闭环控制特性n?f(Id)的测定；
5、改变调节器参数，观察、记录电流和速度走动、制动时的动态波形。 技术指标：
（1） 电流超调量?i%?5%，并记录有关参数对?i%的影响； （2） 转速超调量?i%?10%，并记录有关参数对?n%的影响； （3） 用示波器测定：系统走动、制动、由正转到反转的过渡时间； （4） 稳态转速无静差。 三、 实验调节步骤：
1 双闭环可逆调速系统调试原则：
错误！未找到引用源。 先单元，后系统； 错误！未找到引用源。 先开环，后闭环； 错误！未找到引用源。 先内环，后外环 错误！未找到引用源。 先单向（不可逆），后双向（可逆）。 2 系统开环调试
（1） 系统开环调试整定：
定相分析：定相目的是根据各相晶闸管在各自的导电范围，触发器能给出触发脉冲，也就是确定触发器的同步电压与其对应的主回路电压之间的正确相位关系，因此必须根据触发器结构原理，主变压器的接线组别来确定同步变压器的接线组别。
（2） Α=90°的整定 （3） 制定移相特性
（4） 带动电机整定α和β 3 系统的单元调试
（1） ASR、ACR和反相器的调零、限幅等
（2） 逻辑单元（DLC）的转矩特性和零电流检测的调试 4 电流闭环调试（Ri，Ci，Coi等相关参数的整定） 5 转速闭环调试（Rn，Cn，Con等相关参数的整定）
6.2 触发器的整定
（1） 先将DJK02的触发脉冲指示开关拨至窄脉冲位置，合DJK02中的电源开
30