CN102676768A - 一种用于物料跟踪***的容错控制方法及*** - Google Patents

一种用于物料跟踪***的容错控制方法及*** Download PDF

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CN102676768A CN2012101659356A CN201210165935A CN102676768A CN 102676768 A CN102676768 A CN 102676768A CN 2012101659356 A CN2012101659356 A CN 2012101659356A CN 201210165935 A CN201210165935 A CN 201210165935A CN 102676768 A CN102676768 A CN 102676768A
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Abstract

一种用于物料跟踪***的容错控制方法及***，该控制方法通过对采集的光栅实时信号进行质量分析，减少因光栅误信号导致的炉内物料跟踪混乱问题，对采样周期变频器报警及故障数量实时监控并进行滑动时间窗加权平均差及阙值处理，实现炉内物料跟踪***的故障诊断，对实际钢板位置直接补偿，实现物料跟踪***的容错控制；故障诊断结果可以在人机界面上实时显示，紧急情况下可以越过所有环节直接对物料跟踪位置人工修改。本发明还对应提供了一种***来实现该方法。本发明解决了由于光栅或变频传动装置故障引起的不必要的物料跟踪信息混乱问题以及物料跟踪信息混乱后，只能人工调整无后续的自动补偿恢复机制的问题。

Description

一种用于物料跟踪***的容错控制方法及***
技术领域
本发明属于故障诊断和容错技术领域，特别涉及提供一种用于辊底式热处理炉物料跟踪***的容错控制方法及***。
技术背景
辊底式热处理炉炉子长度较大，生产效率高，具有处理的钢材质量好、机械化、自动化程度高等特点，因此被广泛地应用于冶金及机械行业生产中。物料跟踪***是辊底式热处理炉正常运行的基础，它为辊底式热处理炉控制***中的其他子***（温度曲线控制***、二级模型控制***）提供基本的物料跟踪位置信息，在实际生产过程中位置跟踪计算非常重要，其精度及稳定性直接影响到设备的生产效率、产品质量及设备安全。
辊底式热处理炉多采用一个辊道一个变频器的单对单控制方式，钢板的装料、出料以及钢板在炉内的传送通过变频器驱动电机完成，每个辊道电机轴安装有脉冲编码器用以反馈辊道实际速度，沿炉长方向设有数个激光光栅光电设备，用来对炉内的钢板位置进行校正，由于钢板的长度、钢种不同，这就要求不同的钢板在炉内要以不同速度运行，因为炉子在正常生产时是密封的，而且没有针对每块钢实时的检测设备，炉内钢板情况只能根据物料跟踪***计算来判定，一旦物料跟踪信息与钢板实际位置不一致，就会导致炉内钢板控制混乱，只能切换到手动控制，效率大大下降，而且由于速度差，辊道旋转会划伤钢板下表面，并且对辊道表面也会有磨损，如果故障发现不及时，长时间延误，严重的还可能会出现撞钢事故，钢板之间的碰撞可能会使钢板塌头，极端情况下会导致钢板斜插进辊缝中的重大事故。
目前辊底式热处理炉正常自动运行的前提是PLC设备、所有传感器、执行机构无故障的基础上实现的，PLC控制的可靠性可以达到较高水平，随之而来的问题是执行器和传感器可靠性的不足。实际上，传感器和执行器的故障已成为导致控制***失效的主要原因，据统计，80％控制***失效，起因于传感器和执行器故障。
辊底式热处理炉物料跟踪***中重要的传感器及执行机构是光栅和变频传动装置，没有考虑光栅设备误信号及故障、变频传动装置信息、设备老化或性能退化等设备情况对物料跟踪***的影响，会导致本来不必要的炉内钢板控制混乱，并且混乱后没有一个自动恢复机制，只能人工手动操作干预调整，尤其是投产多年的***，效率及稳定性很难长时间得到保证。如何及时发现***中的故障并加以定位及处理，当***出现故障时仍然能安全可靠地工作且维持一定的性能，使***维持一定程度上的可靠性，是客观生产过程中的实际问题。
故障诊断与容错控制是指在一个处于工作状态的***中一个或多个部分发生故障时，能自动检测与诊断，并能采取相应措施保证***维持其规定功能或保持其功能在可接受的范围内的技术。既传感器、执行机构在出现故障时仍具有完成基本功能的能力，尽量保证动态***在发生故障时仍然可以稳定运行，并具有可以接受的性能指标。
发明内容
本文的目的是：提供一种用于物料跟踪***的容错控制方法及***，主要是判断光栅或变频传动装置是否有故障发生，并在故障发生的同时进行容错，解决由于光栅或变频传动装置故障引起的不必要的物料跟踪信息混乱问题以及物料跟踪信息混乱后，只能人工调整，无后续的自动补偿恢复机制的问题。
本文的技术方案为：一种用于物料跟踪***的容错控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）对所需参数进行设置；
2）对采集的光栅实时信号进行质量分析，若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号；若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期时，自动打开校正开关，正常校正并延迟一段时间，延迟时间内若光栅信号一直存在，则根据光栅质量分析结果确定延迟时间，并计算钢板实际位置，用钢板实际位置直接对物料跟踪的位置进行补偿；其中光栅实时信号从物料跟踪***获得；
其中光栅质量分析结果可通过以下公式进行计算：
Figure 448816DEST_PATH_IMAGE001
                         （1），
式（1）中，a，b为设定的光栅健康权值，且
Figure 775892DEST_PATH_IMAGE002
；N为闪动误信号阙值，n为光栅采样周期内实际闪动误信号次数，T为长时间误信号阙值，t为光栅采样周期内长时间误信号的实际时间，N的单位为次，Ｔ的单位为秒。
其中钢板实际位置通过以下公式进行计算：
       
Figure 997926DEST_PATH_IMAGE003
                           （2），      
式（2）中，Gact为光栅实际位置，Vset为辊道的基本速度，Tg=max（最大延迟时间×（1－Hg），最小延迟时间），最大延迟时间和最小延迟时间为设定值；
以上步骤通过采集获取热处理炉内光栅实时信号，对其质量进行分析，还引入延迟校正概念，进一步减少了因光栅检修、损坏、信号闪动等情况导致的炉内物料跟踪混乱问题。
3）计算当前采样周期变频器报警及故障数量与设定值的差，根据差值计算滑动时间窗加权平均差；对滑动时间窗加权平均差进行阈值处理，当滑动时间窗加权平均差大于或等于设定阈值时，根据滑动时间窗加权平均差计算钢板预测位置，并直接用钢板预测位置对物料跟踪的位置进行补偿；其中变频器报警及故障数量从物料跟踪***获得；
所述滑动时间窗加权平均差通过以下公式进行计算：
，
　　　　　      　（3），
式（3）中，
Figure 479089DEST_PATH_IMAGE006
为板头区域滑动时间窗加权平均差，
Figure 934341DEST_PATH_IMAGE007
为板尾区域滑动时间窗加权平均差；其中，
Figure 24045DEST_PATH_IMAGE008
，为每个采样周期
Figure 590155DEST_PATH_IMAGE009
内都有钢板板头区域报警及故障数量与故障设定值
Figure 190081DEST_PATH_IMAGE011
做减法得到；
Figure 498571DEST_PATH_IMAGE012
为每个采样周期
Figure 868373DEST_PATH_IMAGE009
内钢板板尾区域报警及故障数量
Figure 962231DEST_PATH_IMAGE013
与故障设定值
Figure 323067DEST_PATH_IMAGE014
做减法得到，其中kj为设定的加权值，M为滑动时间窗个数。
    当前报警及故障采样周期为
Figure 2012101659356100002DEST_PATH_IMAGE015
，当连续（
Figure 931903DEST_PATH_IMAGE016
）个周期内
Figure 777499DEST_PATH_IMAGE017
之和或
Figure 788181DEST_PATH_IMAGE018
之和大于或等于2时，才进行滑动时间窗加权平均差计算，否则丢弃采样值；其中M为滑动时间窗个数。
钢板预测位置
Figure 943087DEST_PATH_IMAGE019
通过以下公式进行计算：
            
Figure 39219DEST_PATH_IMAGE020
，
                      （4），
式（4）中，如果钢板板头区域出现报警，则调整物料信息增加物料跟踪位置；如果钢坯后区域出现报警，则调整物料信息减少物料跟踪位置；Vset为辊道的基本速度,调整的幅度
Figure 819273DEST_PATH_IMAGE022
为补偿步距，
Figure 2012101659356100002DEST_PATH_IMAGE023
为周期时间长度，为调整前物料跟踪位置。
进一步的，根据先验知识优化需设置的***参数，并可根据需要对物料跟踪的位置进行人工直接调整。
本发明还提供一种实现上述控制方法的控制***，具体如下：
一种用于物料跟踪***的容错控制***，其特征在于：包括：
参数设置模块，用于对***所需参数进行设置。
光栅质量分析补偿模块，包括光栅质量分析模块、校正开关模块、延迟校正模块和补偿模块，其中光栅质量分析模块，用于对采集的光栅实时信号进行质量分析；校正开关模块，用于控制光栅信号接收，若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号，若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期时，自动打开校正开关；延迟校正模块，用于当延迟时间内光栅信号一直存在时，根据光栅质量分析结果确定延迟时间，并计算钢板实际位置；补偿模块，用于将钢板实际位置对物料跟踪的位置进行直接补偿；
故障诊断补偿模块，包括报警及故障数量计算模块、滑动时间窗加权平均差计算模块和补偿控制模块；其中报警及故障数量计算模块，用于根据对每个采样周期内采集的钢板板头区域报警及故障数量和钢板板尾区域报警及故障数量计算当前采样周期报警及故障数量与设定值的差；滑动时间窗加权平均差计算模块，用于根据当前采样周期报警及故障数量与设定值计算滑动时间窗加权平均差；补偿控制模块，用于当滑动时间窗加权平均差大于或等于设定阈值时，根据滑动时间窗加权平均差计算钢板预测位置，用钢板预测位置对物料跟踪的位置进行直接补偿。
进一步的，所述***还包括人机交互模块，用于显示故障诊断结果，根据专家意见优化需设置的***参数，并可对物料跟踪的位置直接调整。
本发明的有益效果是：(1)通过使用故障诊断和容错技术，判断光栅或变频传动装置是否有故障发生，减少了因光栅检修、损坏、信号闪动等情况导致的炉内物料跟踪混乱问题，并在故障发生的同时进行容错，解决了由于光栅或变频传动装置故障引起的不必要的物料跟踪信息混乱问题以及物料跟踪信息混乱后，只能人工调整无后续的自动补偿恢复机制的问题，加强了物料跟踪***的故障诊断及故障承受能力。
(2)能协助维护人员快速定位并自动切除故障点，具有一定程度的自动恢复能力，保证一定程度下生产可以接受的精度，减轻维护人员维护工作，显著延长了辊底式热处理炉高效率生产时间，尤其应用在投产多年的***中，可靠性，可维护性和容错性具有良好的表现。
（3）使用此方法不需要额外添加硬件，仅利用软件进行故障诊断和容错控制，具有较好的可移植性，有较高的实用价值。
附图说明
图1是本发明一个实施例的炉内物料跟踪示意图。
图2是本发明一个实施例的物料跟踪***的控制***结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的炉内物料跟踪结构。
热处理炉沿生产线工艺方向设有4个光栅，共有30个辊道，每个辊道由一台变频器驱动，以1#辊道为原点，辊间距为600mm，就可以得到所有光栅及辊道对1#辊道的具***置。
本实施方式提供一种用于物料跟踪***的容错控制方法，其步骤为：
1．首先对所需参数进行设置；
需要设置的参数包括：光栅采样周期、光栅健康权值
Figure 400613DEST_PATH_IMAGE025
、光栅健康权值
Figure 915908DEST_PATH_IMAGE026
、闪动误信号阙值 最大值、闪动误信号阙值
Figure 412540DEST_PATH_IMAGE027
最小值、长时间误信号阙值
Figure 155368DEST_PATH_IMAGE028
最大值、长时间误信号阙值 最小值、光栅健康警戒线、最小延迟时间、最大延迟时间、钢板板头区域
Figure 235505DEST_PATH_IMAGE029
、钢板板尾区域、没有钢板覆盖区域辊道的基本速度、报警及故障采样周期、滑动时间窗个数
Figure 803387DEST_PATH_IMAGE031
、加权值
Figure 763252DEST_PATH_IMAGE032
、阙值
Figure 601764DEST_PATH_IMAGE033
、补偿步距
Figure 381501DEST_PATH_IMAGE034
。
具体设置过程如下：
为每个光栅设一个校正开关，根据先验知识，设定1#光栅采样周期为5分钟，每5分钟采集更新一次频繁闪动误信号（记录次数
Figure 714394DEST_PATH_IMAGE035
），及长时间误信号（记录时间
Figure 528766DEST_PATH_IMAGE036
），长时间观察1#光栅工作情况后得出频繁闪动误信号发生的频率要远远高于长时间误信号发生的频率，而且频繁闪动误信号与长时间误信号基本上不会同时发生，因此设定光栅健康权值
Figure 538179DEST_PATH_IMAGE037
为0.8，光栅健康权值
Figure 805213DEST_PATH_IMAGE038
为0.2，根据先验知识设定
Figure 4113DEST_PATH_IMAGE039
最大值为50， 最小值为5，
Figure 604038DEST_PATH_IMAGE040
最大值为1分钟，
Figure 548248DEST_PATH_IMAGE040
最小值为5秒，光栅健康警戒线为85%，根据先验知识设定最小延迟时间为0秒，最大延迟时间为10秒；
定义两个变频器报警及故障检测区域（钢板板头区域、钢板板尾区域
Figure 11908DEST_PATH_IMAGE042
），这两个区域随着钢板在炉内运行也不断在移动，根据先验知识，设定钢板板头区域为从板头位置，板头位置+1800的一段范围，钢板板尾区域
Figure 604749DEST_PATH_IMAGE042
为从板尾位置，板尾位置-1800的一段范围，设定没有钢板覆盖区域辊道的基本速度为80mm/s, 钢板设定工艺速度
Figure 145452DEST_PATH_IMAGE043
为25mm/s,报警及故障采样周期
Figure 523343DEST_PATH_IMAGE044
为3s，滑动时间窗个数
Figure 61772DEST_PATH_IMAGE045
为5，加权值k为（0.05,0.05，0.6,0.1,0.2），阙值
Figure 525114DEST_PATH_IMAGE046
为0.5，补偿步距
Figure 56459DEST_PATH_IMAGE047
设定为辊间距的三分之一50mm。
2．对采集的光栅实时信号进行质量分析，若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号；若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期时，自动打开校正开关，正常校正并延迟一段时间，延迟时间内光栅信号一直存在则根据光栅质量分析结果确定延迟时间，并计算钢板实际位置，用钢板实际位置直接对物料跟踪的位置进行补偿；其中光栅实时信号从物料跟踪***获得；
其中钢板实际位置通过以下公式进行计算：
                                  （2），    
式（2）中，Gact为光栅实际位置，Vset为辊道的基本速度，Tg=max（最大延迟时间×（1－Hg），最小延迟时间），最大延迟时间和最小延迟时间为设定值；其中
Figure 998187DEST_PATH_IMAGE001
                        （1），
其中
Figure 948825DEST_PATH_IMAGE002
,  N=max(N最大值×Hg，Ｎ最小值)，Ｔ＝max(Ｔ最大值×Hg，Ｔ最小值)，N的单位为次，Ｔ的单位为秒。
在1#光栅设备工作正常的情况下（
Figure 831331DEST_PATH_IMAGE048
），根据上述公式可得到计算结果：1#光栅健康度
Figure 370765DEST_PATH_IMAGE049
为100%，然后计算得到
Figure 313314DEST_PATH_IMAGE050
为50，
Figure 688931DEST_PATH_IMAGE051
为1分钟；假设1#光栅发生误信号（
Figure 375128DEST_PATH_IMAGE052
），可得到计算结果：1#光栅健康度
Figure 771998DEST_PATH_IMAGE049
=1-0.8*18/50,结果为71.2%，然后计算得到为35，
Figure 748362DEST_PATH_IMAGE051
为42秒，由结果可知，1#光栅质量分析对故障的敏感程度加强，健康度低于光栅健康警戒线，自动关闭校正开关，隔离1#光栅误信号，在人机界面上显示1#光栅健康度，并声光报警提示维护人员检查1#光栅设备，在设备维护正常后， 1#光栅健康度
Figure 972670DEST_PATH_IMAGE049
重新计算为100%，自动打开校正开关，恢复1#光栅校正功能。人机界面显示光栅的质量分析结果（即光栅健康度
Figure 299746DEST_PATH_IMAGE054
），可以方便维护人员定位、更换或检修，做到从信号源头防止物料混乱。
同时引入延迟校正，针对每个光栅设备，当信号触发时，并不马上校正计算物料跟踪位置Pcal与光栅实际位置Gact一致，而是延迟一段时间Tg（随着Hg变化），如果延迟时间内光栅信号消失，则延迟校正失败，如果延迟时间内光栅信号存在，则延迟校正成功，更新直接补偿计算物料跟踪的位置。
已知1#光栅实际位置为900mm，接触1#光栅的钢板设定工艺速度
Figure 917995DEST_PATH_IMAGE043
为25mm/s,在步骤1中根据先验知识设定最小延迟时间为0秒，最大延迟时间为10秒，在1#光栅的校正开关打开的前提下，如图1中的（1）（2）两种情况，当钢板头部触发光栅或钢板尾部离开光栅时，如果此时1#光栅正常工作，健康度为100%，则根据公式(2)可得到计算结果：
Figure 65259DEST_PATH_IMAGE056
为0秒表示没有延迟校正作用，
Figure 707462DEST_PATH_IMAGE057
为900mm，如为钢板头部触发光栅，则更新钢板头部位置为900mm，尾部位置为900mm减去钢板长度，如为钢板尾部离开光栅，则更新钢板尾部位置为900mm，头部位置为900mm加上钢板长度；如果此时1#光栅出现故障，健康度
Figure 341706DEST_PATH_IMAGE049
为90%，则根据公式(2)可得到计算结果：为1秒有延迟校正作用，
Figure 147168DEST_PATH_IMAGE057
为925mm，延迟校正成功状况下，如为钢板头部触发光栅，则更新钢板头部位置为925mm，尾部位置为925mm减去钢板长度，如为钢板尾部离开光栅，则更新钢板尾部位置为925mm，头部位置为925mm加上钢板长度。
3. 计算当前采样周期变频器报警及故障数量与设定值的差，根据差值计算滑动时间窗加权平均差；对滑动时间窗加权平均差进行阈值处理，当滑动时间窗加权平均差大于或等于设定阈值时，根据滑动时间窗加权平均差计算钢板预测位置，并直接用钢板预测位置对物料跟踪的位置进行补偿；其中变频器报警及故障数量从物料跟踪***获得。
由于物料跟踪***是根据钢板计算位置来更新钢板覆盖区域内的变频器速度，变频器带动辊道转动，没有钢板覆盖的辊道是以一个预先设定好的基本速度来运行的，所以当炉内钢板实际位置与计算位置有偏差，并且偏差大于辊间距时，钢板实物覆盖下的辊道会有速度不一致现象，会导致某一台或几台变频器产生过流报警或故障。针对每块钢板在每个采样周期
Figure 773321DEST_PATH_IMAGE009
内都有钢板板头区域
Figure 81812DEST_PATH_IMAGE029
报警及故障数量
Figure 451613DEST_PATH_IMAGE010
、钢板板尾区域
Figure 545471DEST_PATH_IMAGE030
报警及故障数量
Figure 342526DEST_PATH_IMAGE013
。
所述滑动时间窗加权平均差通过以下公式进行计算：
Figure 49155DEST_PATH_IMAGE005
　　　　　　（3），
式（3）中，为板头区域滑动时间窗加权平均差，
Figure 965476DEST_PATH_IMAGE007
为板尾区域滑动时间窗加权平均差；其中，
Figure 61608DEST_PATH_IMAGE008
，为每个采样周期内都有钢板板头区域报警及故障数量
Figure 825350DEST_PATH_IMAGE010
与故障设定值
Figure 964208DEST_PATH_IMAGE011
做减法得到；为每个采样周期
Figure 614DEST_PATH_IMAGE009
内钢板板尾区域报警及故障数量
Figure 907259DEST_PATH_IMAGE013
与故障设定值
Figure 217017DEST_PATH_IMAGE014
做减法得到。
当前采样周期为
Figure 225425DEST_PATH_IMAGE015
，当连续（
Figure 278831DEST_PATH_IMAGE016
）个周期内
Figure 118611DEST_PATH_IMAGE058
之和或
Figure 786222DEST_PATH_IMAGE018
之和大于或等于2时，才进行滑动时间窗加权平均差计算，否则丢弃采样值；其中M为滑动时间窗个数。
设定一个阙值U，只有在加权平均差
Figure 344242DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 873444DEST_PATH_IMAGE060
大于或等于这个阙值时，才对误差进行直接补偿。
钢板实际位置
Figure 567730DEST_PATH_IMAGE061
通过以下公式进行计算：
            
Figure 663032DEST_PATH_IMAGE062
，
                     （4），
式（4）中，如果钢板板头区域出现报警，则调整物料信息增加物料跟踪位置；如果钢坯后区域出现报警，则调整物料信息减少物料跟踪位置；Vset为辊道的基本速度,调整的幅度
Figure 775662DEST_PATH_IMAGE063
为补偿步距，
Figure 590034DEST_PATH_IMAGE023
为周期时间长度，为调整前物料跟踪位置。
具体针对一块钢板，步骤1中的参数设定为：定义两个变频器报警及故障检测区域（钢板板头区域
Figure 866480DEST_PATH_IMAGE041
、钢板板尾区域，这两个区域随着钢板在炉内运行也不断在移动，根据先验知识，设定钢板板头区域为从板头位置，板头位置+1800的一段范围，钢板板尾区域
Figure 665306DEST_PATH_IMAGE042
为从板尾位置，板尾位置-1800的一段范围，由此可以得到变频器的最大报警及故障检测数量为3，设定没有钢板覆盖区域辊道的基本速度为80mm/s, 钢板设定工艺速度
Figure 606586DEST_PATH_IMAGE043
为25mm/s,报警及故障采样周期为3s，滑动时间窗个数
Figure 866983DEST_PATH_IMAGE045
为5，加权值k为（0.05,0.05，0.6,0.1,0.2），阙值
Figure 234511DEST_PATH_IMAGE046
为0.5，补偿步距设定为辊间距的三分之一50mm，故障设定值
Figure 938210DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 581681DEST_PATH_IMAGE065
为0，如果此时***工作正常，采集信息
Figure 854531DEST_PATH_IMAGE066
为（0，0，0,0,0），则根据公式（3）计算可得到滑动时间窗加权平均差
Figure 583453DEST_PATH_IMAGE067
、
Figure 662267DEST_PATH_IMAGE068
为0，物料跟踪位置
Figure 350125DEST_PATH_IMAGE057
保持原有值，如果钢板实际位置滞后于物料跟踪计算位置、钢板实际位置超前于物料跟踪计算位置两种情况，如图1中的（3）和（4），这里假设遇到情况（4），已知钢板计算位置为
Figure 121772DEST_PATH_IMAGE024
为15200mm，一个采样周期采集信息
Figure 10093DEST_PATH_IMAGE066
为（0，0，2,2,2），差
Figure 892599DEST_PATH_IMAGE069
为（0，0，2,2,2），连续
Figure 432033DEST_PATH_IMAGE070
个周期内差之和为6大于2，则根据加权平均差公式可得到
Figure 374581DEST_PATH_IMAGE067
为1.8，大于阙值
Figure 812516DEST_PATH_IMAGE046
，根据公式（4）计算得到结果P为15365mm，然后直接补偿给钢板计算位置，更新物料跟踪位置。下一个采样周期后，采集信息
Figure 170816DEST_PATH_IMAGE066
为（0，2，2,2,1），差
Figure 643386DEST_PATH_IMAGE069
为（0，2，2,2,1），连续
Figure 943786DEST_PATH_IMAGE070
个周期内差之和为5大于2，则根据加权平均差公式可得到
Figure 869017DEST_PATH_IMAGE067
为1.7，大于阙值
Figure 31008DEST_PATH_IMAGE046
，根据公式（4）计算得到结果P=15365+75+85=15525mm，之后每个周期都对钢板计算位置进行直接补偿，更新物料跟踪位置。直到差
Figure 92505DEST_PATH_IMAGE069
为（2，1， 1,0,0），连续3个周期内差之和为1小于2，停止直接补偿，恢复正常运行。
上述由先验知识确定的***参数集参数，可以在人机界面上修改，根据不同工况，设定合适的参数值。直接补偿容错控制有效性是在实物与物料跟踪计算位置差在钢板长度范围以内的前提下，如果不满足这个前提，说明物料跟踪已经偏离太大，属于紧急情况，这时可以通过人机界面越过所有环节直接对物料跟踪计算位置人工修改，以达到与实物一致的目的。
如图2所示，本实施方式还提供一种实现上述控制方法的控制***，具体如下：
一种用于物料跟踪***的容错控制***，包括：
参数设置模块，用于对***所需参数进行设置；
光栅质量分析补偿模块，包括光栅质量分析模块、校正开关模块、延迟校正模块和补偿模块，其中光栅质量分析模块，用于对采集的光栅实时信号进行质量分析；校正开关模块，用于控制光栅信号接收，若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号，若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期时，自动打开校正开关；延迟校正模块，用于当延迟时间内光栅信号一直存在时，根据光栅质量分析结果确定延迟时间，并计算钢板实际位置；补偿模块，用于将钢板实际位置对物料跟踪的位置进行直接补偿；
故障诊断补偿模块，包括报警及故障数量计算模块、滑动时间窗加权平均差计算模块和补偿控制模块；其中报警及故障数量计算模块，用于根据对每个采样周期内采集的钢板板头区域报警及故障数量和钢板板尾区域报警及故障数量计算当前采样周期报警及故障数量与设定值的差；滑动时间窗加权平均差计算模块，用于根据当前采样周期报警及故障数量与设定值计算滑动时间窗加权平均差；补偿控制模块，用于当滑动时间窗加权平均差大于或等于设定阈值时，根据滑动时间窗加权平均差计算钢板预测位置，用钢板预测位置对物料跟踪的位置进行直接补偿；
人机交互模块，用于显示故障诊断结果，根据专家意见优化***参数设置，并可对物料跟踪的位置直接调整。

Claims (9)

1.一种用于物料跟踪***的容错控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）对所需参数进行设置；
2）对采集的光栅实时信号进行质量分析，若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号；若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期时，自动打开校正开关，正常校正并延迟一段时间，延迟时间内若光栅信号一直存在，则根据光栅质量分析结果确定延迟时间，并计算钢板实际位置，用钢板实际位置直接对物料跟踪的位置进行补偿；其中光栅实时信号从物料跟踪***获得；
3）计算当前采样周期变频器报警及故障数量与设定值的差，根据差值计算滑动时间窗加权平均差；对滑动时间窗加权平均差进行阈值处理，当滑动时间窗加权平均差大于或等于设定阈值时，根据滑动时间窗加权平均差计算钢板预测位置，并直接用钢板预测位置对物料跟踪的位置进行补偿；其中变频器报警及故障数量从物料跟踪***获得。
2.根据权利要求1所述的用于物料跟踪***的容错控制方法，其特征在于：还包括步骤4），根据需要优化需设置的***参数，并根据需要对物料跟踪的位置进行人工直接调整。
3.根据权利要求1所述的用于物料跟踪***的容错控制方法，其特征在于：在步骤2）中，所述光栅质量分析结果Hg通过以下公式进行计算：
                                                      ，                       （1），
其中，a，b为设定的光栅健康权值，且
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE004
；N为闪动误信号阙值，n为光栅采样周期内实际闪动误信号次数，T为长时间误信号阙值，t为光栅采样周期内长时间误信号的实际时间。
4.根据权利要求3所述的用于物料跟踪***的容错控制方法，其特征在于：在步骤2）中，钢板实际位置
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE006
通过以下公式进行计算：
       
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE008
                           （2）， 
式（2）中，Gact为光栅实际位置，Vset为辊道的基本速度，Tg=max（最大延迟时间×（1－Hg），最小延迟时间）；最大延迟时间和最小延迟时间为设定值，Hg为光栅质量分析结果。
5.根据权利要求1所述的用于物料跟踪***的容错控制方法，其特征在于：在步骤3）中，所述滑动时间窗加权平均差通过以下公式进行计算：
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE010
，
　　　　　　（3），
式（3）中，为板头区域滑动时间窗加权平均差，
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE016
为板尾区域滑动时间窗加权平均差；其中，
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE018
，为每个采样周期内都有钢板板头区域报警及故障数量
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE022
与故障设定值
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE024
做减法得到；
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE026
为每个采样周期
Figure 263272DEST_PATH_IMAGE020
内钢板板尾区域报警及故障数量
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE028
与故障设定值
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE030
做减法得到；kj为设定的加权值，M为滑动时间窗个数。
6.根据权利要求5所述的用于物料跟踪***的容错控制方法，其特征在于：当前报警及故障采样周期为
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE032
，当连续（
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE034
）个周期内
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE036
之和或
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE038
之和大于或等于2时，才进行滑动时间窗加权平均差计算，否则丢弃采样值。
7.根据权利要求5所述的用于物料跟踪***的容错控制方法，其特征在于：在步骤3）中，钢板预测位置
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE040
通过以下公式进行计算：
            
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE044
               （4），
式（4）中，如果钢板板头区域出现报警，则调整物料信息增加物料跟踪位置；
如果钢坯后区域出现报警，则调整物料信息减少物料跟踪位置；Vset为辊道的基本速度,调整的幅度
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE046
为补偿步距，
Figure 2012101659356100001DEST_PATH_IMAGE048
为周期时间长度，为调整前物料跟踪位置。
8.一种用于物料跟踪***的容错控制***，其特征在于：包括：
    参数设置模块，用于对***所需参数进行设置；
光栅质量分析补偿模块，包括光栅质量分析模块、校正开关模块、延迟校正模块和补偿模块，其中光栅质量分析模块，用于对采集的光栅实时信号进行质量分析；校正开关模块，用于控制光栅信号接收，若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号，若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期时，自动打开校正开关；延迟校正模块，用于当延迟时间内光栅信号一直存在时，根据光栅质量分析结果确定延迟时间，并计算钢板实际位置；补偿模块，用于将钢板实际位置对物料跟踪的位置进行直接补偿；
故障诊断补偿模块，包括报警及故障数量计算模块、滑动时间窗加权平均差计算模块和补偿控制模块；其中报警及故障数量计算模块，用于根据对每个采样周期内采集的钢板板头区域报警及故障数量和钢板板尾区域报警及故障数量计算当前采样周期报警及故障数量与设定值的差；滑动时间窗加权平均差计算模块，用于根据当前采样周期报警及故障数量与设定值计算滑动时间窗加权平均差；补偿控制模块，用于当滑动时间窗加权平均差大于或等于设定阈值时，根据滑动时间窗加权平均差计算钢板预测位置，用钢板预测位置对物料跟踪的位置进行直接补偿。
9.如权利要求8所述的用于物料跟踪***的容错控制***，其特征在于：所述***还包括人机交互模块，用于显示故障诊断结果，根据专家意见优化需设置的***参数，并根据需要对物料跟踪的位置进行人工直接调整。
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