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热轧带钢厚度的Smith-Fuzzy控制研究

热轧带钢厚度的Smith-Fuzzy控制研究

毕业设计(论文)

热轧带钢厚度的Smith-Fuzzy控制研究

学院控制工程学院

专业名称自动化

班级学号

学生姓名

指导教师

2013年6月13日

热轧带钢厚度的Smith-Fuzzy控制研究

热轧带钢厚度的Smith-Fuzzy控制研究

摘要

本文针对热连轧带钢厚度控制过程中的非线性、不确定性和实时性要求等问题,通过理论研究、计算机仿真及实际应用相结合的方法进行了研究。

首先,通过对带钢厚度控制问题进行理论分析,全面而系统地归纳了轧制系统中的外在条件及与自动厚度控制之间的关系特点,给出了自动厚度控制系统的数学模型。

其次,设计了史密斯预估和模糊控制的方法,并将此方法与自动厚度控制结合起来。采用史密斯模糊控制方案,对热连轧系统进行了大量的动态设定仿真。仿真研究表明,本文提出的算法对于来料的温度偏差、宽度偏差、材质不均等具有遗传性的扰动有很好的抑制作用,同时也解决了控制系统中稳定性与功能性的矛盾,增强了系统的适应性。最后,通过实验仿真,该控制系统控制效果良好,具有一定的推广价值。

结果表明史密斯模糊控制系统结构简单,易于实现,效果明显优于传统控制器,其控制策略达到了较高的工艺水平的要求,具有良好的抗干扰性。

关键词:热连轧,自动厚度控制,液压AGC系统,史密斯模糊控制

热轧带钢厚度的Smith-Fuzzy控制研究

A Study of Smith-Fuzzy Control in Hot-rolling Mill

Author:Changyi Yang

Tutor:Hongwei Wang

Abstract

The paper studies the non-linearity, uncertainty and real-time requirements in hot-rolling mill, with the combination of theoretical research, computer simulation and application of realistic.

First of all, through the theoretical analysis of Automation Gauge Control (AGC), the relationship between the AGC system and extra condition of hot-rolling mill is summarized comprehensively and systematically, and the AGC mathematics model is given out.

Secondly, the Smith predictive and Fuzzy control method is raised and coped with AGC. The paper adopts this method and makes dynamic setting simulation in hot-rolling system. The simulation results show that the control strategy proposed in this paper is not only very effective in the elimination of some genetic disturbances such as temperature deviations, width deviations, and material non-uniformity and so on, but also solves the contradictions of stability and functionality and enhances the robustness of the system.

Finally, with simulation and practical demonstrations, the control system works well, and has a promotional value.The results show that Fuzzy-Smith control system is simple and easy to implement and the effect is superior to the traditional controller. The control strategy has reached a higher level of requirement and has good robustness and anti-interference.

Key Words: Hot-rolling mill, Automatic gauge control,Hydraulic AGC system,Smith fuzzy control

目录

1 绪论 (1)

1.1热连轧带钢自动化技术 (1)

1.2热轧带钢轧机的发展 (2)

1.3热轧带钢厚度自动控制的国内外发展及现状 (3)

1.4论文研究的主要内容 (5)

2 板厚控制基本理论 (7)

2.1轧机弹跳方程与塑性方程 (7)

2.2引起厚度波动的原因及规律 (8)

2.2.1 引起带钢厚度波动的原因 (8)

2.2.2 带钢厚度变化的基本规律 (9)

2.3AGC的基本形式与控制原理 (12)

2.3.1 测厚仪式AGC (12)

2.3.2 张力式AGC (14)

2.3.3 秒流量AGC (15)

2.3.4 轧制力AGC (16)

2.3.5 前馈式AGC (16)

2.4本章小结 (17)

3 控制策略研究 (18)

3.1史密斯预估控制策略 (18)

3.1.1 史密斯预估控制原理 (18)

3.1.2 史密斯预估控制的控制特性 (20)

3.2模糊控制策略 (23)

3.2.1 模糊控制基础 (23)

3.2.2 模糊控制原理 (26)

3.2.3 模糊控制器的设计方法 (28)

3.3史密斯模糊控制策略 (31)

3.4本章小结 (32)

4 控制器的设计及仿真分析 (33)

4.1热轧带钢轧机控制系统模型 (33)

4.2模糊控制器的设计及仿真分析 (34)

4.3模糊预估控制器的设计及仿真分析 (42)

4.4本章小结 (44)

结论 (45)

致谢 (46)

参考文献 (47)

附录 (49)

附录A (49)

附录B (58)

1 绪论

1.1 热连轧带钢自动化技术

钢铁工业作为国民经济的重要基础产业,对交通、能源、水利、电力等基础设施的建设,对建筑、机械、汽车、家电等制造业的发展起着至关重要的作用。中华人民共和国成立以来,我国钢铁工业经过50年的艰苦奋斗,得到了高速的发展,已从1949年产钢几十万吨发展到1990年我国钢产量突破1亿吨大关[1]。2003年我国钢产量已达到2.2亿吨,成为世界上第一个年产钢超过两亿吨的国家。由于带钢热连轧生产的高质量和高效益,带钢热连轧机的建设已成为钢铁企业提高产量增加经济效益的首选建设项目,全世界80多年来已建成200多套带钢热连轧生产线。截至2007年,我国主要钢铁企业热连轧机组生产能力8875万吨,热轧生产线30条,而仅2005年下半年到2006年初就有8套机组投产,约占总量的1/4[2]。热轧新线的产品依靠其价格优势逐步打开了各地的市场,对国际、国内市场会形成一定的冲击。

目前,中国既是钢铁材料世界第一生产大国,又是钢铁材料世界第一消费大国。然而从数量和品种质量来讲,我国钢铁工业还不能满足国民经济发展的需求,特别是用于制造业部门的高档薄板远远满足不了国内需求。本文就是以热连轧机厚度自动控制系统为背景,研究厚度自动控制相关理论,针对测厚仪式AGC系统中存在的滞后问题,设计控制方案。厚度自动控制系统在热轧控制里是非常复杂和重要的环节,涉及到模型设定精度、AGC控制水平、设备状态、轧制带钢品种、计划编排和操作干预水平等,厚度精度控制的高低基本上能够反映轧机的综合控制水平,历来厚度控制都为各热轧厂家所重点关注。因此,研究板带材的轧制过程,提高自动化技术水平和轧制精度,进一步提高产量。

冶金生产过程是个极其复杂的生产过程。它包括多种工序,其中轧钢是形成产品的最后工序,它对产品质量有着重要影响。因此,轧钢设备是相当复杂的,而热连轧更为复杂。热连轧的控制系统集中了现代高新技术的很多方面,例如检测技术、计算机及信息技术、人工智能等控制理论等,其中每一个环节的技术进步,都很快的应用于带钢热连轧的控制当中,使带钢热连轧的控制系统处于不断发展之中。

带钢热连轧的生产工艺过程包含了多道工序,其中每一道工序都必须按一定的方式工作,互相协调,才能轧制出合格的产品。因此,带钢热连轧的自动化控制包含了从加热炉开始,经过粗轧机组、精轧机组、剪切机、卷取机等每一个环节的控制。带钢热连轧自动控制系统的出现,是其发展的必然结果。它的控制系统由最初的简单的单变量控制,逐步发展成为一套完整的控制系统,控制着热连轧整个生产线的每一个部分,使每一道工序都处于良好的工作状态。

带钢热连轧机自动化经历了以下几个阶段[3]:人工操作(50年代以前);人工操作和单机自动控制系统,如活套控制、厚度调节系统(1955-1960年);计算机控制和单机自动控制系统并存(1960-1969年);全部计算机控制((1970年以后)。带钢热连轧的自动控制,最初只是采用闭环反馈系统控制生产过程的某些中间量,例如为了减少咬钢时的动态和静态速降,首先采用了主电机速度调节系统(电流反馈和速度反馈)。速度调节系统的应用给操作带来了一定的方便,但并未最终地解决堆拉钢问题,因为轧机间的张力和其他许多因素有关。为了减少堆拉钢,后来发展到利用机架间的活套支撑器的转角和速度信号的反馈,来调节主电机转速,以直接控制活套的大小。但这一系统还是不能最终解决带钢纵向厚差的问题。因此,为了满足各工业部门迫切要求供应厚度均匀的带钢,1957年起带钢热连轧机开始设置带钢厚度自动控制系统(AGC)。这一技术虽首先应用于冷轧机上,但实践证明,它在热连轧机上的应用效果更为明显。因此1960年以后热连轧机己普遍应用了这一技术,老轧机也都先后作了技术改造,增添了这一系统。

AGC系统的实践(以及理论分析)表明,为了充分发挥其作用,必须正确设定辊缝和速度,同时AGC系统对头尾部分厚差及负荷分配等问题尚显得无能为力。因而自1960年美国麦克劳思钢铁公司1525带钢热连轧精轧机组上试用计算机设定控制取得成功后(这也是钢铁工业中第一个生产过程控制机),各厂都先后开始采用计算机,使热连轧自动化进入了一个新的阶段。1965年以后新建的热连轧机基本上都已采用了计算机控制。

自从开始采用计算机控制技术以后,连轧技术获得了具有划时代意义的发展。因

为计算机不仅可以对生产过程进行更有效的调节,而且还可加强管理,统盘调度生产

同时还有可能采用现代控制技术,发展新的连轧技术和新的连轧方式等。

1.2 热轧带钢轧机的发展

在钢铁生产中,带钢是一类重要的产品。薄板带钢的生产比重日益增长,在现代化

工业中有广泛的用途。热轧和冷轧带钢是汽车、电机、化工、造船等工业不可缺少的原料。同时,随着焊管、冷弯型钢生产的发展,板卷的需用量更是不断增加。伴随着带钢需求量日益增加,对带钢的品种和质量提出了更高的要求,这些都促进了带钢热连轧机的发展。这几年薄板坯连铸连轧技术的发展有如下特点[4]:

(1)已建成投产的几条生产线情况良好,产品质量逐年提高,产量增加,生产品种逐步扩大。

(2)采用薄板坯连铸连轧技术的用户日益增长,除了小型钢厂外,还有一些大型钢铁联合企业。

(3)经过不断完善和发展,新一代的薄板坯连铸连轧技术已经诞生。

我国作为钢铁生产大国,目前正在积极采用熔融还原、薄板坯连铸连轧等先进钢铁生产技术,优化生产流程,提高钢材质量,增加经济效益。80年代中期开始,美国、德国、英国、意大利、日本、韩国等国家开始试验、研究、开发近终形薄带坯连铸带钢技术,已取得进展和成果,有的可进行半工业化生产。90年代,建造热轧带钢轧机的热潮锐减,只有中国、韩国、泰国、日本、菲律宾等亚洲国家建造了大约13套轧机。

随着自动化程度的不断提高,对产品质量要求的不断提高(板厚公差、带钢纵向厚差、终轧和卷取温度等要求愈来愈严格),不采取专门的自动化系统是无法达到控制目的的。同时,轧制速度的不断提高,人工操作日益困难,因此,自60年代开始,采用了计算机控制。目前,新建带钢热连轧机己几乎百分之百地采用了计算机控制,如果考虑原有的热连轧机改造,目前计算机控制的热连轧机台数,占到总台数的70%以上。其原因是:可以提高热连轧机生产效率,从而带动经济效益的提高;热连轧机自动化仪表已比较齐全;热连轧机工艺过程稳定,各主要因素间的关系比较清楚,模型比较成熟。

1.3 热轧带钢厚度自动控制的国内外发展及现状

带钢的质量指标有很多,而它的厚度精度是其中非常重要的一个品质指标,它直接关系到产品的质量和经济效益。因此,在生产中保证带钢的厚度精度具有重要意义。在实际使用中,不仅需要带钢产品具有较高的尺寸精度,同时需要厚度在全长上的均匀性。

造成带钢厚度偏差的原因有多种,例如轧件温度的变化、入口厚度的变化、材质的变化、钢种的化学成分的变化、油膜轴承油膜厚度的变化等,都会使带钢的轧出厚度发生变化。同时,轧制过程是一个非常复杂的工艺生产过程,影响参数众多,系统条件始

终处于不断变化之中,而且轧制的速度也是变化的。如果单纯依靠人工操作来保证带钢厚度的精度是很困难的。

除去考虑带钢的质量要求之外,带钢生产中成本费用必须降低,对市场的要求必须有最大限度的灵活性。因此,对带钢进行厚度自动化控制是必不可少的。带钢自动厚度控制(AGC)系统是带钢自动控制系统中的一个重要组成部分,它最早是由英国在1957年开发成功的。在以后的几十年中,AGC系统不断发展完善,新的理论和方法不断出现,使控制系统的精度越来越高。

可以看出,带钢热连轧AGC系统的出现,在带钢热连轧的发展史上具有重要的意义,它使人们从繁重的和无法胜任的工作中解脱出来,同时又极大的提高了带钢的厚度精度。下面简要介绍一下厚度控制技术的进步及其效果[5]。

(1)AGC的各种补偿功能

AGC的一般功能以厚度计AGC为基础,配备了X射线监控AGC功能。为了解决厚度计AGC所不能控制的带钢厚度部分,设置了尾部补偿、加速补偿、张力补偿、流量补偿、轧机常数补偿及消除轧辊偏心控制等。采用AGC的各种补偿后,对提高带钢的厚度精度起了重要作用。

(2)液压AGC

70年末,由于伺服阀的改进,油清洁度管理的提高,以及液压技术的进步,开发了液压AGC新技术。液压AGC比电动AGC响应快,可以实现带钢厚度高精度控制。日本从1981年开始,在精轧机后段2-3机架上安装响应快的液压AGC。从1982年开始在新建的所有轧机上安装了液压AGC。现在全世界现代化的热轧机几乎都安装了液压AGC,只有个别老轧机至今仍未安装。

(3)绝对值AGC

对于传统的锁定方式AGC,当设定计算有误差时,带钢头部厚度会产生偏差,因而使带钢产生不合格厚度过长的缺陷。为解决这个问题,开发利用了绝对值AGC。绝对值AGC的工作原理是:当带钢咬入各机架之后,将实测轧制压力和轧机设定预测压力进行比较,修正压下(辊缝),使实测带钢厚度趋近设定时的目标厚度。这种方法,能够减少带钢厚度不合格部分的长度,采用头部锁定方式的AGC,带钢头部厚度与目标厚度产生偏差,带钢头部厚度精度不高,而绝对值AGC是从带钢头部开始按目标厚度

控制,因而提高了带钢全长上的厚度精度。

(4)张力控制技术

张力控制对于带钢穿带的稳定,以及提高厚度、宽度精度,改善板形、板凸度,是一项十分重要的技术。

(5)消除轧辊偏心装置

当支持辊存在偏心或由于键引起轴承发生局部刚度变化时,随着支持辊的转动会使辊缝发生变化,从而导致带钢厚度周期性波动。这种厚度波动,无法用厚度计AGC和X射线监控来消除,而高响应性液压AGC却很容易将轧辊偏心加到厚度变化上,为此可采取特殊的控制方法来消除轧辊偏心造成厚度波动。这个方法就是用压力传感器检测出轧辊偏心波动,随支持辊转动同步调整辊缝,补偿轧辊偏心造成的厚度波动。同时采用无键轴承,也可减小轧辊偏心值,提高厚度精度。

(6)提高轧机刚度

当轧机刚度小、轧制压力大时,会使轧机弹跳大,造成带钢厚度波动大。为提高带钢纵向厚度精度,提高轧机刚度是有效的方法之一。因而,世界各国新建的轧机均增大了轧机刚度。

(7)精轧机机架间测厚议

为了提高带钢厚度精度,在精轧机机架间设置测厚仪,一般设置在后段机架之间。

1.4 论文研究的主要内容

本文以热连轧机厚度自动控制系统为背景,在对厚度控制系统的基本概念、控制原理进行深入理解研究的基础上,针对带有纯滞后环节的测厚仪式AGC设计其模糊PID 控制策略,并通过仿真研究,分析验证所采用的控制策略的控制性能。本文的主要工作:

(1)厚度控制的基础理论研究。在收集和消化大量国内外相关文献的基础上,对板带轧机厚度控制的基本方程、引起带钢波动的原因与变化规律、板厚控制的几种基本形式进行深入研究与分析,为厚度的智能控制的研究打下理论基础。

(2) AGC控制方法的研究。

(a)测厚仪式AGC研究。对采用不同延迟时间的系统进行仿真,分析系统的稳定性;

(b)采用史密斯预估策略,消除测厚仪式AGC系统中纯滞后带来的不良影响,深入研究史密斯预估策略的基本原理,基于预估的基本思想设计实际应用的史密斯预估控制

器,并对采用史密斯预估策略后AGC系统的稳定性进行分析;

(c) 在分析研究热连轧生产工艺过程的基础上,结合史密斯预估和模糊控制技术得出一个用于辊缝厚度控制的数学模型及控制算法,并对这种算法进行仿真,以验证其合理性。为今后研究同类轧机控制系统提供了实践经验,对我国现有带钢轧机技术的改造具有一定的理论和实际指导意义;

2 板厚控制基本理论

2.1 轧机弹跳方程与塑性方程

在轧钢生产中,轧辊和轧件的相互作用是通过轧制力来体现的,轧辊对轧件施加压力,使轧件发生塑性变形,从而使轧件的厚度变薄,这是轧制过程的主要目的之一。同时,轧件又给轧辊以同样大小、方向相反的反作用力,并通过轧辊轴承、压下螺丝等零部件传到机架上,使整个机座产生一定量的弹性形变。这些零部件的弹性变形值总的反映在轧辊辊缝上,使辊缝增大(由空载辊缝S

增大到有载辊S),这称之为弹跳或辊跳[6]

如图2.1所示。

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图2.1 轧制时发生的基本现象

图中H——带钢入口厚度; h——带钢出口厚度; ——空载辊缝;

S——实际辊缝; P——轧制力。

轧机在轧制力P的作用下,产生弹性变形h-,依据HOOK定律,可得:

()

=-(2.1)

P M h So

式中M——轧机刚度系数。轧机刚度系数表征轧机产生单位弹跳量所需的轧制力[7]式(2.1)得:

P

=+(2.2)

h So

M

式(2.2)就是著名的轧机弹跳方程。弹跳方程不仅是辊缝设定计算中的基本公式,

而且是厚度自动控制的基础,并可作为间接测量厚度的一种方式。由弹跳方程式(2.2)所绘制的曲线称为轧机弹跳曲线。

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图2.2弹塑性曲线叠加的P-h图

图中H——带钢入口厚度;h——带钢出口厚度;——空载辊缝;

P——轧制力;A——轧机弹性曲线;B——轧件塑性曲线。

2.2 引起厚度波动的原因及规律

2.2.1 引起带钢厚度波动的原因

(1)入口厚度变化的影响。入口厚度变化主要通过轧制力变化影响辊缝,导致出口厚度变化。

(2)温度变化的影响。温度变化对带钢出口厚度的影响,实质上就是温度差对厚度的影响,温度波动主要是通过对轧件变形抗力和摩擦系数的影响而引起轧出厚度变化[8]。

(3)张力变化的影响。张力是通过影响应力状态,以改变金属变形抗力,从而引起厚度发生变化。张力的变化除了、对带钢头、尾部有影响之外,它也会影响其它部分的厚度。当张力过大时,不仅会影响厚度,甚至会引起宽度发生改变[9]。

(4)速度变化的影响。速度变化主要通过摩擦系数、变形抗力、轴承油膜厚度来改变轧制力和辊缝,而对轧出厚度产生作用。

(5)辊缝变化的影响。当进行带钢轧制时,因轧机部件的热膨胀、轧辊的磨损和轧辊偏心等,会使辊缝发生变化,直接影响实际轧出厚度变化。轧辊和轴承的偏心所导致的辊缝周期性变化,在高速轧制情况下,会引起高频的周期性厚度的波动。

此外,机械性能的波动也是通过轧制力的变化而引起带钢厚度产生变化。在这诸多影响因素中,有一些是独立的,有一些则彼此间存在着错综复杂的因果关系和耦合关系

从而使得厚度控制成为带钢热连轧最复杂的控制功能之一。

2.2.2 带钢厚度变化的基本规律

下面从空载辊缝、轧制力和轧机刚度三个方面,分析上述因素影响轧出厚度的基本规律。

(1)实际轧出厚度随轧机空载辊缝而变化的规律[10]

轧机的空载辊缝So决定着弹性曲线A的起始位置,在其它条件相同的情况下,它将按照图2.3所示的方式引起带钢的实际轧出厚度h的改变。例如,因为压下调整,空载辊缝变小,则A曲线平移,从而使得A曲线与B曲线的交点由O1变为O2,此时实际轧出厚度便由h1,变为h2,带钢便被轧得更薄。

当采取预压紧轧制时,即在带钢进入轧辊之前,使上下轧辊以一定的预压靠力P0互相压紧,也就相当于空载辊缝为负值(-S a),这样就能使带钢轧得更薄,此时实际轧出厚度变为h3。如图2.3所示:

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图2.3实际轧出厚度随轧机辊缝而变化的规律

(2)轧制力变化对实际轧出厚度的影响

所有影响轧制力的因素都会影响金属塑性曲线B的相对位置,在轧机弹性曲线A 的位置和斜率即空载辊缝和轧机刚度不变的情况下,所有影响轧制力的因素都会使实际轧出厚度变化。

(a)入口厚度对轧出厚度的影响

当入口厚度H发生变化时,便会使B曲线的相对位置和斜率都发生变化,如图2.4所示,当入口厚度H1>H2>H3,则出口厚度h1>h2>h3。这是因为在S0和M值一定的条件下,入口厚度H增大时,则B曲线的起始位置右移,并斜率稍有增大,故实际轧出厚度也增大,反之,实际轧出厚度要减少。因此,入口厚度不均匀时,则所轧出的带钢厚度

也将出现相应的波动。

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图2.4入口厚度对轧出厚度的影响

(b)摩擦系数对轧出厚度的影响

在轧制过程中,当减少摩擦系数时,如图2.5所示;轧制力会降低,轧辊的弹性变形减小,可以使得带钢轧得更薄,h2

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图2.5摩擦系数对轧出厚度的影响

图中f1,f2为摩擦系数。

(c)变形抗力对轧出厚度的影响

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图2.6变形抗力对轧出厚度的影响

说明当来料机械性能不均匀或轧制温度发生波动时,金属的变形抗力也是会不一样的,因此,必然使轧出厚度产生相应的波动。

(d)轧制张力对轧出厚度的影响

轧制张力对实际轧出厚度的影响也是通过改变轧件塑性曲线的斜率来实现的。当张力增大时,如图2.7所示,由无张力轧制到大张力轧制,会使B曲线的斜率减少,轧件的塑性系数减小,因而可使带钢轧得更薄,h3

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图2.7张力对轧出厚度的影响

(3)轧机刚度变化对实际轧出厚度的影响

轧机刚度M随轧制速度、轧制压力、带钢宽度、轧辊的材质和凸度、工作辊与支撑辊接触部分状况的变化而变化。

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图2.8实际轧出厚度随轧机刚度而变化的规律

如图2.8所示,当轧机的刚度系数由M 1增加到M 2时,则实际轧出厚度由h 1减少到

h 2。可见,提高轧机刚度有利于轧出更薄的带钢。目前,板带材轧机的刚度通常大于500-600t /mm 。

在实际轧制过程中,以上诸因素对带钢实际轧出厚度的影响不是孤立的,而往往是

同时对轧出厚度生产作用。所以,在厚度自动控制系统中应考虑各种因素的综合作用和影响。轧机的弹性曲线和轧件塑性曲线并不是直线,但是由于在轧制过程中,实际轧制压力和轧出厚度都在曲线的直线部分,为了便于分析问题常把它们当成直线来处理[11]。

2.3 AGC 的基本形式与控制原理

2.3.1 测厚仪式AGC

本节将介绍几种基本形式AGC 的控制原理。

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图 2.9 测厚仪式AGC 原理图

图中h ——实测厚度;h REF ——目标厚度;?h ——出口厚差,?h =h REF h h;

?S ——辊缝调节量,REF S S S ?=-,S REF 为设定空载辊缝,S 为实际空载辊缝;

L ——轧辊中心线到测厚仪的距离。

如图2.9所示,带钢从轧机轧出之后,通过轧机出口侧的测厚仪测出实际厚度h,并

与给定厚度值h REF 相比较,得到厚度偏差?h=h REF -h ,将此厚度偏差反馈给厚度自动控制装置,变换为辊缝调节量的控制信号?S ,输出给压下系统作相应的调节,以消除此厚度偏差。

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图2.10测厚仪式反馈厚度控制算法

当空载辊缝由S 移动到S 0时,变化了0S S -S ?=,产生的厚度偏差为

,轧

制力变化0P P P ?=-,如图2.10所示。则根据图2.10的几何关系,可以得到: h Q Q S h (1)h M M ???=?+

=+? (2.3) 即

M h S M Q

?=?+ (2.4) 式中M M Q +为压下有效系数[12] ,其中,。

式(2.4)说明,当M 和Q 为一定值时,即(1+Q/M)为常数,则?S 与?h 便成一定的比

例关系。只要检测到厚差△h,便可以计算出为消除此偏差所需的辊缝调节量△S 0。如图

2.10所示当辊缝减小时,轧制力增大,则辊缝变化△S 引起的轧制力变化量为:

P P S M Q

??+=? (2.5) 即 MQ P S M Q ?=

?+ (2.6)

用测厚仪进行厚度控制时,由于考虑到轧机结构的限制,测厚仪的维护,以及为了防止带钢断带而损坏测厚仪等,测厚仪一般装设在离轧机出口较远的地方。所以,检出的厚度变化量与辊缝的控制量不是在同一时间内发生的,因此,实际轧出厚度的波动不能得到及时的反映,结果使整个厚度控制系统的操作都有一定的时间滞后。

L

τ

(2.7)

v

式中:——滞后时间;v——轧制速度;L——轧辊中心线到测厚仪的距离。

由于有一定的时间滞后,故这种形式的AGC很难进行稳定控制,使测厚仪式AGC 不适用于厚度快速变化的情况。但由于测厚仪可以满足高性能的AGC对厚度检测精度的要求,所以测厚仪式AGC并没有消失,它被广泛用作监控AGC,常给厚度计式AGC,秒流量AGC作慢监控处理,保证轧出厚度不跑飞。可以说,测厚仪的监视控制是任何成功的厚度自动控制的一个重要组成部分。

2.3.2 张力式AGC

张力的变化可以显著改变轧制力,从而能改变轧出厚度。张力式AGC就是根据精轧机组出口侧的测厚仪,检测出的厚度偏差,来微调机架之间带钢张力,借此消除厚度偏差的厚度自动控制系统。

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图2.11张力与厚度的关系

图中T, T0--张力,T>T0。

张力AGC的控制原理就是利用前后张力来改变轧件塑性曲线B的斜率,对带钢厚度进行控制。张力与厚度的关系如图2.11所示。当入口厚度为H0时,作用在轧件上的张力为T 0,塑性曲线为B1,工作点a对应的厚度为,轧制压力为P0。当入口厚度有

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