冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法
2023-08-02 01:00:41
專利名稱：冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法
技術領域：
本發明涉及冷軋帶鋼領域，尤其涉及一種考慮執行器飽和約束特性的冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法。
背景技術：
近年來，隨著冷軋帶鋼產品使用範圍的不斷擴大，用戶對帶鋼板形質量的要求也越來越高，因而冷軋帶鋼板形控制技術已經成為一個被現代鋼鐵企業和大型研究機構所格外重視的重點研究課題。板形控制的原理是通過設計板形控制算法來計算各板形控制執行器的調節量，使各個板形調控手段相互配合，以最大程度的消除板形目標值與實際測量值之間的偏差。板形控制算法是冷軋帶鋼板形控制系統的核心內容，它的優劣性直接決定了板形控制效果的好壞。目前廣泛採用的板形多變量優化控制算法以消除板形目標值與實際測量值之間的偏差為唯一評價標準，設計了一個簡單的關於板形目標值與實際測量值之間偏差的二次平方和型的指標評價函數，然後求取使得該指標評價函數取得最小值時的執行器調節量。然而，實際冷軋板形控制執行器是一種具有飽和約束特性的物理系統，它並不能無限度的完成板形控制算法給出的控制任務。以消除板形目標值與實際測量值之間的偏差為唯一評價標準的板形多變量優化控制算法並未考慮這些因素，其計算出的執行器調節量常常會超過執行器本身的能力，因此不能得到理想的板形控制效果。此外，沿帶鋼寬度方向上各測量段對板形控制的敏感度也是不同的通常情況下帶鋼中間部分板形較易控制，而帶鋼兩端部分較易出現板形缺陷。針對這個現象，在設計板形控制算法時需要有主有次，所設計的板形評價函數需要體現對敏感區域的重視，以最大程度的消除板形缺陷。遺憾的是，在傳統的板形控制算法中並未體現出這一控制思想。冷軋板形控制技術一直為國外公司所壟斷而導致進口冷軋板形控制系統價格昂貴，即使高價進口後由於不掌握核心技術在產品變規格後不能保證系統良好運行，因此進行冷軋板形控制核心技術的國產化研發勢在必行。如果在板形控制算法設計中合理考慮執行器的飽和約束特性，並且通過改變權值的方法加強板形控制算法對敏感區域的重視程度，就可以計算出滿足執行器飽和約束特性條件下的最優化的執行器調節量。所計算出的執行器調節量不會出現瞬時聚變或者劇烈抖動現象，既滿足了執行器飽和約束特性條件又有利於板形控制執行機構的使用壽命的延長。在整個控制過程中設計者可以協調好提高板形質量和降低控制成本之間的關係，在改善冷軋帶鋼板形質量的同時也優化了軋制過程控制成本，實現以較低控制成本生產高質量冷軋帶鋼產品的理想目標。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法， 該方法考慮執行器飽和約束特性來提高板形質量和降低控制成本之間的關係，在改善冷軋帶鋼板形質量的同時也優化軋制過程控制成本，從而實現較低控制成本生產高質量冷軋帶鋼產品的目標。本發明解決其技術問題採用以下的技術方案本發明是這樣實現的通過分段式多變量優化控制指標函數考慮六輥冷軋機執行器的飽和特性，所述執行器包括傾輥裝置、工作輥彎輥裝置和中間輥彎輥裝置等多種板形調控裝置，它們的飽和特性分別為傾輥和彎輥裝置在一個控制周期內的最大正負衝程、傾輥和彎輥裝置的極限物理位置；通過對所述指標函數依據分段情況求偏導，計算出使指標函數取得最小值的控制調節量；依據六輥軋機所有執行器的飽和物理特性對首次計算得到的控制調節量進行檢驗和校正；對未達到飽和狀態的執行器調節量進行第二次優化計算， 以發揮軋機最大調控能力來消除板形偏差，獲得高質量的冷軋帶鋼產品。本發明提供的考慮執行器飽和約束特性的冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法， 具體是採用包括以下步驟的方法1.設定在控制算法中使用的分段式多變量優化控制指標函數根據所軋制帶鋼寬度選定沿寬度方向上共計η個板形測量點在每一個控制周期內計算各板形控制調節器調節量時採用如下分段式多變量優化控制指標函數，其數學計算公式為
權利要求
1.一種冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法，其特徵是一種考慮六輥冷軋機執行器飽和約束特性的分段式保成本板形控制方法，該方法是通過分段式多變量優化控制指標函數考慮六輥冷軋機執行器的飽和特性，所述執行器包括傾輥裝置、工作輥彎輥裝置和中間輥彎輥裝置等多種板形調控裝置，它們的飽和特性分別為傾輥和彎輥裝置在一個控制周期內的最大正負衝程、傾輥和彎輥裝置的極限物理位置；通過對所述指標函數依據分段情況求偏導，計算出使指標函數取得最小值的控制調節量；依據六輥軋機所有執行器的飽和物理特性對首次計算得到的控制調節量進行檢驗和校正；對未達到飽和狀態的執行器調節量進行第二次優化計算，以發揮軋機最大調控能力來消除板形偏差，獲得高質量的冷軋帶鋼產品ο
2.根據權利要求1所述的冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法，其特徵是該方法的步驟包括(1)設定在控制算法中使用的分段式多變量優化控制指標函數 根據所軋制帶鋼寬度選定沿寬度方向上共計η個板形測量點
3.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法，其特徵是根據所軋制帶鋼的寬度來選定板形測量點個數n，其選取規則為a)若帶鋼寬度B小於900mm，選定η= 18 ；b)若帶鋼寬度大於等於900mm且小於1400mm，選定η= 20 ；c)若帶鋼寬度大於等於1400mm，選定η= 22。
4.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法，其特徵是根據帶鋼橫向部位對板形的敏感程度來選定各個板形測量點處的權重因子，其選取規則為靠近帶鋼橫向兩側部分的板形測量點處的權重因子取值較大，中間部分的板形測量點處的權重因子取值較小。
5.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法，其特徵是對板形控制執行器實際位置進行分段劃分時的m組分段點的選定規則為=Zbi取值為第i種板形調控裝置物理上極限位置的0. 85 0. 95倍，Zmi為第i種板形調控裝置物理下極限位置的0. 85 0.95 倍，且有 i = 1，2，A，m。
6.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法，其特徵是對板形控制執行器控制裕量評價函數的m組參考基準值的選定規則為=Sbi取值為第i種板形調控裝置物理上極限位置的0. 80 0. 85倍，Smi為第i種板形調控裝置物理下極限位置的0. 80 0.85 倍，且有 i = 1，2，A，m。
7.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法，其特徵是板形控制執行器在一個控制周期內的m組最大調整幅度的選定規則為Oi取值為第i種板形調節器裝置在一個控制周期內能夠動作的最大衝程量，且有i = 1，2，A，m。
全文摘要
本發明涉及冷軋帶鋼分段式保成本板形控制方法，具體是通過分段式多變量優化控制指標函數考慮六輥冷軋機執行器的飽和特性，所述執行器包括傾輥裝置、工作輥彎輥裝置和中間輥彎輥裝置等多種板形調控裝置，它們的飽和特性分別為傾輥和彎輥裝置在一個控制周期內的最大正負衝程、傾輥和彎輥裝置的極限物理位置；通過對所述指標函數依據分段情況求偏導，計算出使指標函數取得最小值的控制調節量；依據六輥軋機所有執行器的飽和物理特性對首次計算得到的控制調節量進行檢驗和校正；對未達到飽和狀態的執行器調節量進行第二次優化計算，以發揮軋機最大調控能力來消除板形偏差，獲得高質量的冷軋帶鋼產品。同時本發明優化了軋制過程控制成本。
文檔編號B21B37/28GK102366759SQ20111026919
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者解相朋, 趙菁 申請人:中冶南方工程技術有限公司