利用前滑自適應動態修正帶鋼厚度偏差的控制方法
2023-07-10 00:08:41 1
專利名稱：利用前滑自適應動態修正帶鋼厚度偏差的控制方法
技術領域：
本發明涉及一種利用前滑自適應動態修正帶鋼厚度偏差的控制方法。(二) 背景技術在冷連軋生產過程中，冷軋軋制參數均是通過L2系統利用相關 的數學模型計算出來，然後在帶鋼進入軋機機架之前將計算好的參數 傳遞給L1控制系統。在該帶鋼進行軋制的時候，如果沒有異常情況出 現，L2設定系統就不再對軋制過程進行幹預。帶鋼的厚度精度是由L1 的AGC (automatic gauge control)控制系統自動修正來保證出口帶鋼 的質量，通過預控、監控以及秒流量控制等閉環控制方法消除帶鋼來 料或者設定模型所帶來的偏差。但是，AGC系統並不是對所有機架都 有作用，而是根據其自身的工作特性對其中的某幾個機架直接發生作 用，如第一個機架、最後一個機架和最後第二個機架，其它機架則是 保持其平衡狀態。這樣，帶鋼在通過沒有AGC控制的機架時的厚度精 度沒有保證。現有的帶鋼厚度控制精度的方法有如軋輥偏心控制(專利號 US4531392A，專利號US4580224A，專利號JP01162509A等)，通過模型預估計算軋輥偏心或者利用對各個機架實際負荷以及軋制力的起 伏變化等來確定軋輥偏心值，從而將其按照變化周期補償到相應的控 制值上，用來保持各個機架出口帶鋼厚度的穩定。又如輥縫位置控制 (專利號US4125004A，專利號US4244025A)，通過對帶鋼入口厚度 和出口厚度偏差的在線測量，對輥縫位置進行預控和反饋控制，來提 升整體的厚度控制精度。這些方法的特點都是讓控制策略在過程控制 系統L1進行實施，如果不是在控制系統設計之初就將該方法考慮進去 的話，在後期實施相對比較困難。 利用現場實際數據在軋制模型設定系統進行修正計算來改善帶鋼的厚度偏差的專利有專利號JP62130710A首先根據預估的機架剛 度計算輥縫位置等設定值，然後通過軋制過程中對實際負荷以及厚度 數據進行採集處理來修正機架剛度，然後重新計算軋制參數並進行設 定。該專利是一種提高設定模型精度的方法，而且該方法需要配合它 專有的數學模型。專利公開號CN1589986是採用軋制工藝參數在線自 動測量對板帶軋制過程自動控制的工藝參數進行優化，其特點是根據 實際參數對金屬板帶軋制過程中的變形抗力F和摩擦係數u的後計算 值進行精確計算，將實測的軋制力F和前滑值fs代入以變形抗力K和 摩擦係數tx為未知量的二元高次非線性方程組，同時求解兩個未知量 的後計算值，並利用它們對變形抗力K和摩擦係數y計算模型進行自 適應學習優化，進而提高金屬板帶軋制力F模型的設定精度。
發明內容本發明的目的在於提供一種利用前滑自適應動態修正帶鋼厚度偏 差的控制方法，該控制方法是在不幹擾冷軋AGC控制系統工作狀態的 情況下，對於AGC系統不進行厚度控制的軋機機架，通過增加冷軋前 滑模型新的自適應方法來儘量消除該機架出口帶鋼的厚度偏差，從而 保證出口處的帶鋼厚度精度。本發明是這樣實現的 一種利用前滑自適應動態修正帶鋼厚度偏 差的控制方法首先，通過測厚儀和測速儀對冷連軋過程中軋輥線速度和帶鋼厚 度進行準確測量；並假設維持帶鋼在一定軋制能力下的秒流量總量不變，則有v扁。c * /氛,* I = * /龜,* ( 1 )式中，^ 0//為軋輥線速度，/s^為前滑，A為厚度，下標dW表示實際值，下標^表示設定值，AA表示厚度偏差； 設定速度和實際速度相等，即W 。//art = W 。/^ ， 實際帶鋼厚度與設定帶鋼厚度之間的關係為 整理公式(1)可得formula see original document page 6(2)考慮厚度偏差影響率/c^w，則式(2)變為formula see original document page 6同時考慮反饋環路，包括對誤差考慮的比例放大係數;^"m和對誤差考慮的積分放大係數/P^"，則式(3)變為-formula see original document page 6式中，y為實際前滑的輸出，也是算法計算的前滑輸出值； y0為上一個計算周期時刻的實際前滑輸出值y; pi^m為對誤差考慮的比例放大係數，其取值為0-0.2; /屍"ra為對誤差考慮的積分放大係數，其取值為0~0.2; /"c^為厚度偏差影響率，其取值為0.2 0.8; 同時三個係數之和不超過0.75;前滑計算結果y限值為L00 1.07;通過式(4)計算得到實際前滑值y後輸入給模型自適應系統，模 型自適應系統輸出修正後的模型係數給預設定模型，預設定模型計算 出新的前滑值給控制系統進行速度調節，從而修正帶鋼厚度偏差。本發明是採用自動控制的反饋原理對前滑模型進行優化，對現有 AGC控制系統不進行厚度控制調節的中間機架進行控制。在沒有AGC 控制調節的機架上，控制系統完全是根據預設定模型給出的參數進行 控制，由於模型本身的誤差、環境因素的幹擾以及設備執行機構的特 性等影響，過程控制系統的輸出必然存在著一定的誤差。本發明通過 對實際厚度偏差進行採集處理，來調整目標的實際前滑值，然後利用前滑自適應方法修正前滑設定值，這樣也就是間接地調整了軋輥速度， 從而達到改善帶鋼厚度偏差的目的。本發明與現有的技術相比，其特速度快。
圖1為本發明利用前滑自適應動態修正帶鋼厚度偏差的控制方法的控制示意圖；圖2為實施例中第2機架出口厚度偏差分布圖； 圖3為實施例中第3機架出口厚度偏差分布圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。參見圖1， 一種利用前滑自適應動態修正帶鋼厚度偏差的控制方法首先，通過測厚儀和測速儀對冷連軋過程中軋輥線速度和帶鋼厚 度進行準確測量；並假設維持帶鋼在一定軋制能力下的秒流量總量不變，則有W0〃。c, * /"化c * &。" = V及0〃站* /W機c', * 、， ( 1 )式中，v化/Z為軋輥線速度，々％為前滑，A為厚度，下標。c/表示實際值，下標W表示設定值，AA表示厚度偏差。 前滑就是帶鋼向前滑動的值。由於沒有AGC控制環路，因此設定速度和實際速度相等，即實際帶鋼厚度與設定帶鋼厚度之間的關係為、, 整理式(1)可得，(2)、，考慮二個因素即1、厚度偏差影響率/a^，則式(2)變為:(
記，/ =2、有反饋環路，即包括對誤差考慮的比例放大係數/7Pam和對誤 差考慮的積分放大係數/P"^，則式(3)變為formula see original document page 8式中，y為實際前滑的輸出，也是算法計算的前滑輸出值，其限值為 1.00~1.07。y0為上一個計算周期時刻的實際前滑輸出值y;P屍w"為對誤差考慮的比例放大係數，其取值為0~0.2;//^m為對誤差考慮的積分放大係數，其取值為0~0.2;力cw為厚度偏差影響率，其取值為0.2-0.8; 同時三個係數之和不超過0.75;這些係數限值維持了計算結果的 穩定。前滑計算結果y限值為1.00~1.07。通過式(4)計算得到實際前滑值y後輸入給模型自適應系統，模 型自適應系統輸出修正後的模型係數給預設定模型，預設定模型計算 出新的前滑值給控制系統進行速度調節，從而修正帶鋼厚度偏差。從式(4)可以得到根據帶鋼的厚度偏差來動態調整軋制過程需 要的實際前滑值的大小，如果當前的厚度偏差為正偏差，那麼通過式 (4)的計算就會使實際前滑值在原有設定值的基礎上下降。式(4) 通過兩個部分來調整實際前滑值的計算，第一部分是根據厚度偏差來 計算，第二部分是根據前一次計算的結果與當前的厚度偏差計算結果 相比較來計算，如果此時兩者之間的偏差較大，表明前滑值的計算結 果正處於動態調整中，通過一定的係數補償能夠縮短調整時間，可以 使帶鋼的厚度偏差儘快消除。如果帶鋼的厚度偏差已經消除，第二部 分的計算結果可以認為O,通過第一部分的計算可知y = /A>re,。這樣 在下一個計算周期的計算中，仍然會得到>^/^&,，此時前滑不再變 化，帶鋼厚度偏差也不再變化，從而使得前滑自適應系統處於穩態工 作。從圖1可以看出，實際前滑計算後，該值作為輸入傳遞給模型自 適應系統，前滑模型自適應就會根據計算好的前滑實際值來修正相關 的模型係數，這樣在下一次模型設定時前滑計算值就會更加貼近實際 需要，每次前滑值的改變都會直接反應到控制系統的速度調節上，控 制系統接收到新的前滑值後會自動調整速度值，從而達到消除厚度偏 差的目的。 實施例帶鋼入口厚度2.26mm、出口厚度0.974mm、寬度916mm。在一定的帶鋼厚度規格分配下計算出的帶鋼前滑設定值為第2機架 1.0136、第3機架為1.0216，在600m/min的速度軋制下，第2機架的 實際出口厚度為1.75mm，厚度偏差為0.102mm、第3機架的實際出口 厚度為1.386mm，厚度偏差為87um。實施例一取係數= 0.4、 p屍ara二O.l、 /屍"^ = 0.0，第一次計 算的:K)-々印m,，經計算，第2機架的前滑實際輸出值為第一步計算/a"w-0.4時的yl，= ((l .0136 -1) * (卜* 0.4) +1) = 1.013283第二步計算^^"-^時的W，= 0.1 * (((l .0136 -1) * (1 —* 0.4) +1) _ 1.0136) = —0.000032第三步計算/屍ara-0.0時的；;3， ，0第四步計算實際前滑y的輸出，y = yl + + >;3 = 1.013283 — 0.000032 + 0 = 1.01325第3機架的前滑實際輸出值為第一步計算/acrw-0.4時的yl，>4 = ((l .0216 — 1) * (1 —* 0.4) +1) = 1.0210581.386第二步計算^^"-^時的^2，y 2 = 0.1 * (((l .0216 -1) * (卜* 0.4) +1) — 1.0216) = —0.000051.386第三步計算/7^。 = 0.0時的:^， ，0
第四步.*計算實際前滑y的輸出，y =少l + _y2 + ;;3 = 1.021058 _ 0.00005 + 0 = 1.02101實施例二取係數/a"o/"-0.2、 ； 屍flra = 0.05 、 /屍ara = 0.05 ，第一次計 算的^ = ,^,經計算，第2機架的前滑實際輸出值為 第一步計算/fl加r-0.2時的yl，yl = ((l .0136 -1) * (1 _* 0.2) +1) = 1.013441第二步計算;^"ra-0.05時的^，= 0.05 * (((l .0136 -1) * (1 - * 0.2) +1) — 1.0136) = 一0細008第三步計算/7W"-0.05時的^，>>3 = 0.05 * (((l .0136 -1) * (卜* 0.2) +1) — 1.0136) = -0.000008第四步計算實際前滑y的輸出，y =少1 ++= 1.013441 - 0.000008 — 0.000008 = 1.013425第3機架的前滑實際輸出值為第一步計算/""o"0.2時的;;l，yl = ((l .0216 — 1) * (1 一* 0.2) +1) = 1.0213291.386第二步計算p/Va-0.05時的^，:v2 = 0.05 * (((l .0216 — 1) * (卜* 0.2) +1) — 1.0216) = —0.0000141.386第三步計算/P"ra-0.05時的y3，jv2 = 0.05 * (((l .0216 — 1) * (1 _* 0.2) +1) — 1.0216) = —0.000014第四步計算實際前滑y的輸出，jv =+ ;;2 += 1.021329 — 0.000014 — 0.000014 = 1.021301實施例三取係數/a加^0.6、 ^"ra-0.05、 //，ara = 0.1，第一次計算的 W = #^'，經計算，第2機架的前滑實際輸出值為 第一步計算= 0.6時的yl，>4 = ((l .0136 — 1) * (1 一* 0.6) +1) = 1.013124 第二步計算pi^ra-0.05時的^，_y2 = 0.05 * (((l .0136 — 1) * (卜* 0.6) +1) — 1.0136) = —0.000024 第三步計算/屍"m-0.1時的；;3，jv3 = 0.1 * (((l .0136 — 1) * (1 - * 0.6) +1) — 1.0136) = —0.000048第四步計算實際前滑y的輸出，>;=>>1 + _y2 + ;;3 = 1.013124 — 0.000024 — 0.000048 = 1.01305第3機架的前滑實際輸出值為第一步計算/a加"0.6時的^，少l = ((l .0216 -1) * (1 -* 0,6) +1) = 1,020791.386第二步計算j^^T-0.05時的^2，= 0.05 * (((l ,0216 — 1) * (1 -* 0.6) +1) — 1.0216) = —0.0000411.386第三步計算/Z^m-0.1時的W，少2 = 0.1 *《(l .0216 — 1) * (1 —* 0.6) +1) — 1.0216) = —0.0000821.386第四步計算實際前滑y的輸出，Y = yl + j;2 += 1.02079 — 0.000041 — 0.000082 = 1.02067通過式(4)計算得到實際前滑值y後輸入給模型自適應系統，模 型自適應系統輸出修正後的模型係數給預設定模型，預設定模型計算 出新的前滑值給控制系統進行速度調節，從而修正帶鋼厚度偏差。參見圖2、圖3，為實施例中第2、第3機架出口厚度偏差分布圖。 從圖上可以看出，帶鋼在通過沒有AGC控制的這兩個機架後的出口厚 度偏差在逐漸減小，因此，該兩機架後的厚度精度是通過前滑自適應 修正後的設定值直接作用的結果。本發明與現有的技術相比，其特點是實現簡單，反應速度快。
權利要求
1.一種利用前滑自適應動態修正帶鋼厚度偏差的控制方法，其特徵是首先，通過測厚儀和測速儀對冷連軋過程中軋輥線速度和帶鋼厚度進行準確測量；並假設維持帶鋼在一定軋制能力下的秒流量總量不變，則有vRollact*fslipact*hact＝vRollset*fslipset*hset(1)式中，vRoll為軋輥線速度，fslip為前滑，h為厚度，下標act表示實際值，下標set表示設定值，Δh表示厚度偏差；設定速度和實際速度相等，即vRollact＝vRollset；實際帶鋼厚度與設定帶鋼厚度之間的關係為hact＝hset+Δh；整理公式(1)可得，
全文摘要
本發明涉及一種利用前滑自適應動態修正帶鋼厚度偏差的控制方法。本發明是採用自動控制的反饋原理對前滑模型進行優化，對現有AGC控制系統不進行厚度控制調節的中間機架進行控制，通過對實際厚度偏差進行採集處理，來調整目標的實際前滑值，然後利用前滑自適應方法修正前滑設定值，這樣也就是間接地調整了軋輥速度，從而達到改善帶鋼厚度偏差的目的。本發明與現有的技術相比，其特點是實現簡單，反應速度快。
文檔編號B21B37/16GK101147918SQ20061011625
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月20日 優先權日2006年9月20日
發明者吳文彬, 剛 潘, 趙會平 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司