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Desarrollo de un Sistema de Control de Torque Elástico Automático Basado en un Observador de Coordenadas de Accionamiento Eléctrico de Dos Masas

Autores: Radionov, Andrey A.; Karandaev, Alexandr S.; Gasiyarov, Vadim R.; Loginov, Boris M.; Gartlib, Ekaterina A.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Desarrollo de un Sistema de Control de Torque Elástico Automático Basado en un Observador de Coordenadas de Accionamiento Eléctrico de Dos Masas


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Sistema de control
Observadores
Gemelos digitales
Industria en movimiento
Par elástico
Control automático de velocidad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El desarrollo de un sistema de control basado en gemelos digitales de procesos físicos es un área prometedora de investigación en la industria del laminado. Se desarrollan sistemas de control en bucle cerrado para controlar las coordenadas de sistemas electromecánicos de dos masas con el fin de limitar las cargas dinámicas en el equipo de las líneas de laminado principales. Estos sistemas de control se basan en observadores (sombras digitales) que detectan (reconstruyen) indirectamente la velocidad de laminado y el par elástico del eje (husillo) en tiempo real. Es notable que los observadores deben trabajar rápidamente para reconstruir transitorios atribuibles a cargas de choque (impacto). La revisión de la literatura muestra que los observadores conocidos, que utilizan algoritmos complejos para calcular coordenadas, no responden lo suficientemente rápido. El artículo analiza el diagrama cinemático del Molino 5000, un molino de laminado de placas. Presenta oscilogramas que demuestran que el par elástico oscila a medida que los rodillos agarran la tira dinámicamente. Los autores han desarrollado un observador que reconstruye las coordenadas de la masa no controlada (el eje) y el par del husillo a partir de los parámetros de la masa controlada, a saber, el par y la velocidad del motor. El artículo además racionaliza un enfoque que consiste en simular los procesos en un modelo para luego configurarlos directamente en el objeto. Los autores analizan los transitorios de las coordenadas del sistema de dos masas reconstruido, que están asociados con los rodillos que agarran la tira. El artículo compara datos contra oscilogramas registrados en el propio molino. La precisión es satisfactoria. El observador propuesto se ha utilizado para desarrollar un sistema de control automático de velocidad en tres lazos para la masa no controlada. Se fundamentan las configuraciones del controlador. El artículo muestra coordenadas obtenidas mediante modelado por simulación como funciones del tiempo. Además, presenta experimentos realizados en el Molino 5000; las conclusiones son que la amplitud y las oscilaciones del par elástico disminuyen significativamente. El artículo concluye con recomendaciones sobre la adopción industrial del observador y el novedoso sistema de control de coordenadas de accionamiento eléctrico. El estudio presentado aquí fundamenta e implementa un concepto de desarrollo de algoritmos que resuelven problemas específicos y son fácilmente implementables en el equipo existente sin necesidad de dispositivos de computación adicionales. La contribución del artículo consiste en plantear y resolver el problema del desarrollo y prueba de un sistema de control automático del par elástico para el eje de un molino de laminado de alta resistencia. Este sistema se ha implementado en forma de algoritmos que se ejecutan en el software de los controladores industriales existentes (PLC). Es simple y funciona bien. No necesita sensores o computadoras adicionales para ser implementado, ni depende de algoritmos computacionales complejos. Tales algoritmos se basan en tablas computacionales que requieren datos a priori sobre numerosos parámetros del proceso. En nuestra revisión de la literatura, no hemos encontrado ninguna implementación industrial de tales algoritmos en molinos de laminado en caliente.

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