基于AMESim的液压AGC系统动态特性仿真与优化研究

摘要

板厚自动控制（Automatic Gauge Control，简称AGC）是板带轧制领域里的两大关键技术之一。板厚自动控制技术的优劣直接影响到板带材的质量精度，而板带材厚度精度是板带钢材的重要质量指标，不仅关系到生产过程中的节约问题，同时也对下游产业具有不小的影响。
　　 液压AGC系统是板厚自动控制系统中的一个重要分支，典型的液压板厚自动控制系统由液压系统、控制系统、机械系统和电气系统等系统组成。自动板厚控制技术综合了众多学科领域的知识，所以在我国钢铁行业等类似行业中，虽然板厚控制技术已经得到了多年的应用，但是在实际的应用生产上，仍存在着诸多问题。同时，由于板带材厚度精度受到液压伺服系统精度、自动控制系统控制精度、工艺的瞬时条件和来料性质的随机变化等多方面因素的共同影响，使得控制系统的控制精度难以保证。故有必要对轧制过程与液压AGC系统进行研究，了解这些因素影响板厚精度的规律，进而提高液压AGC系统的动态特性及板厚精度。
　　 本文针对液压AGC系统动态特性的仿真优化，主要进行了如下工作：
　　 ①在大量阅读消化相关文献资料的基础上，系统地论述了板带材轧制过程中自动厚度控制的基本理论与控制方法，对板带材轧制过程中影响轧件厚度的主要因素以及实际轧出厚度的变化规律进行了总结。从轧制过程中厚度调节的不同方式出发，着重分析了几种典型的AGC系统构成及其控制原理；
　　 ②在分析了轧机液压AGC系统原理及其运行机理的基础上，推导建立了液压AGC系统中主要动态元件的基本方程，包括电液伺服阀的基本方程、液压缸及辊系负载基本方程、伺服放大器、油路管道以及传感器等动态元件的传递函数，进而建立了液压AGC系统的电液位置闭环控制系统的动态数学模型；
　　 ③利用AMESim综合建模仿真平台构建了液压AGC系统的仿真模型，采用PID控制器对液压AGC动态模型进行了仿真，分析了影响系统动态特性和控制精度的主要因素。在得到稳定的控制效果之后，利用NLPQL算法、遗传算法等对液压AGC系统进行了优化试验。经仿真试验验证，基于NLPQL算法、遗传算法的液压AGC系统的控制精度得到了提升。
　　 论文的部分研究结果，将应用于重庆钢铁集团股份有限公司热轧薄板厂1780mm生产线的液压AGC系统安装调试过程，为轧机的调试及状态监控提供理论依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 厚度控制基本理论研究

3 液压AGC系统动态模型的建立

4 AMESim软件的应用方法研究

5 液压AGC系统仿真及优化

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录