四辊精轧机自适应厚度控制算法及其软件开发研究

摘要

热轧厚度自动控制(AGC)在保证热轧板带材产品质量上起着至关重要的作用。当前国内热轧板材的厚度精度以及轧制成材率与国外相比仍有较大差距。为了获得更高厚度精度的板带产品，提高成材率，需要研究高精度的厚度自动控制技术。
　　本文基于热轧板带生产的工艺、设备以及轧制理论基础，研究了热轧厚度控制的基本方法，提出带宽度补偿的秒流量厚度控制方案，采用秒流量厚度控制算法，结合反馈式AGC控制模型设计了秒流量闭环自适应厚度控制系统。
　　首先根据工程数据建立了液压APC系统机理模型，通过模拟工程整定的方法得到简化的液压APC模型。之后，研究了轧制过程中的宽展理论，结合Z.Wusatowski宽展公式设计了带宽度补偿的秒流量预估器。其后，根据简化的液压APC系统模型参数和秒流量AGC的特征，求解了秒流量环厚度调节器的参数。为了克服秒流量预估器的计算误差，在秒流量环的基础之上设计了厚度反馈式AGC外环。为了克服反馈监控外环的时滞，设计了自适应积分控制器。在仿真环境下求取了最佳积分时间常数与轧制速度的关系式，为实现厚度自适应控制模型提供了参数设计依据。在Simulink环境下实现了由秒流量内环和自适应厚度监控外环组成的秒流量厚度闭环控制系统，并对系统的控制性能进行了对比分析。根据仿真结果，得出了秒流量厚度控制可在热轧中应用，并且控制性能将明显优于常规厚度控制的结论。最后在TDC平台下建立了实现控制算法功能的CFC功能块。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 国内近期中厚板需求分析

1．1．2 国内中厚板生产现状分析

1．1．3 中厚板轧制的主要控制环节

1．2 研究的目的意义

1．3 热轧带钢厚度控制算法发展概况

1．4 本文的主要研究内容

1．5 本文的组织结构

第二章 热轧厚度控制系统基础结构

2．1 引言

2．2 热轧工艺及设备

2．2．1 热轧生产流程

2．2．2 轧制工艺流程

2．2．3 四辊精轧机的结构

2．3 板带轧机轧制理论基论

2．3．1 弹跳方程

2．3．2 金属压力方程

2．3．3 P-h图

2．3．4 影响轧件厚度的因素

2．4 热轧厚度控制的基本方法

2．4．1 反馈式AGC

2．4．2 前馈式AGC

2．4．3 相对AGC与绝对AGC

2．5 秒流量AGC

2．5．1 秒流量AGC基本原理

2．5．2 秒流量AGC在热轧中实现的前提

2．6 本章小结

第三章 控制算法的设计与仿真

3．1 引言

3．2 四辊精轧机液压APC模型

3．2．1 液压APC机理模型的建立

3．2．2 液压APE机理模型的分析与化简

3．3 秒流量闭环控制系统的设计

3．3．1 秒流量预估器设计

3．3．2 秒流量厚度调节器设计

3．3．3 监控环厚度调节器设计

3．4 秒流量闭环控制系统的Simulink实现

3．4．1 秒流量预估器的实现

3．4．2 秒流量环控制器的实现

3．4．3 厚度监控外环控制器的实现

3．5 秒流量闭环控制系统的性能分析

3．5．1 APC系统参数变化时系统性能分析

3．5．2 秒流量闭环控制系统抗扰性能分析

3．6 本章小结

第四章 TDC平台下秒流量控制算法的实现

4．1 引言

4．2 仿真环境的整体构成及相关软件简介

4．2．1 Simulink仿真环境及RTW工具简介

4．2．2 CFC开发环境及FB Generator工具简介

4．3 Simulink下等价C语言程序代码的生成

4．4 TDC平台下CFC功能块的快速构建

4．4．1 TDC简介

4．4．2 CFC环境下功能块的生成

4．5 秒流量AGC控制算法的快速实现

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文工作总结

5．2 未来研究展望

参考文献

研究生期间发表的论文

致谢