冷轧平整轧制力模型与延伸率控制系统的研究

摘要

平整轧制是确保冷轧带钢成品质量的最后一道关键工序，其在保证带钢内部组织性能、满足用户需求方面起着至关重要的作用。本文以某冷轧不锈钢厂平整机组的技术消化项目为依托，通过大量的现场调研与数据收集及实验，对平整过程中轧制力模型与延伸率控制进行了深入消化和研究。
　　本文首先从机械和电气两部分简要介绍了某冷轧不锈钢厂单机架平整机组的基本组成。与此同时分析了延伸率控制的基本原理、控制思想及三种主要控制方法。之后，结合本文研究的单机架平整机组的特点，着重分析了应用于实际生产的通过调节轧制力来控制延伸率的延伸率控制系统。
　　进而，本文总结了影响延伸率控制精度的主要问题，针对这些问题，进行了以下两方面的研究:
　　(1)建立平整轧制力的综合模型。平整轧制力模型的计算精度直接影响延伸率的控制精度。本文在分析了影响轧制压力的因素的基础上，利用轧制理论，详细推导了传统的平整轧制力数学模型和适合于工程计算的Bland-Ford-Hill冷轧平整轧制力模型。为提高模型计算精度，采用指数平滑法对模型进行自适应修正，然后将其与RBF神经网络模型相结合，建立了求解平整轧制力的综合模型。采用现场实测数据，对所建模型进行学习和仿真研究。结果表明，该综合模型相比于传统的平整轧制力纯数学模型，具有较高的计算精度。
　　(2)基于DMC优化的平整机延伸率控制系统的设计和研究。本文针对平整轧制的特点，在平整机延伸率控制系统的基础上，引入动态矩阵预测控制(DMC)算法来优化整个原系统，从而设计了基于DMC优化的延伸率控制系统。利用Simulink仿真，分别从跟随性和抗扰性这两方面对其进行仿真比较。结果表明，基于DMC优化的延伸率控制系统，其动态品质和抗扰能力较原系统均有很大提高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 平整工艺概述

1．3 研究历史、现状和发展

1．3．1 国内外平整机发展概况

1．3．2 轧制理论的发展

1．3．3 冷轧及平整轧制力模型的研究现状

1．4 本文的主要内容

第2章 单机架平整机控制系统及其工艺分析

2．1 单机架平整机概述

2．1．1 单机架平整机设备与特点

2．1．2 平整机自动化网络概述

2．2 延伸率控制的基本原理

2．2．1 延伸率的定义

2．2．2 延伸率的测量

2．2．3 延伸率影响因素及控制思想

2．3 延伸率控制方法分析

2．3．1 调节前后S辊的速度

2．3．2 调节带钢张力

2．3．3 调节轧制压力

2．3．4 三种延伸率控制方式实际使用情况

2．4 单机架平整机控制系统分析

2．4．1 延伸率控制的基本模式

2．4．2 单机架平整机的轧制力控制模式

2．5 平整机延伸率控制系统主要问题分析

2．6 本章小结

第3章 基于RBF神经网络的轧制力预报模型研究

3．1 轧制力模型在轧制过程中的作用

3．2 某平整机控制系统轧制力预设定方式

3．3 冷轧带钢的轧制压力模型

3．3．1 冷轧轧制压力的工程计算公式

3．3．2 Orowan单位压力微分方程

3．3．3 适用于平整轧制的Bland-Ford-Hill轧制力模型

3．4 轧制力模型的自适应修正

3．4．1 轧制力自适应修正算法分析

3．4．2 轧制力自适应修正过程

3．5 基于RBF神经网络的平整轧制力综合模型

3．5．1 神经网络概述

3．5．2 平整轧制力的综合神经网络模型

3．5．3 RBF神经网络

3．5．4 样本数据的选取及标准化处理

3．5．5 RBF神经网络对平整轧制力数学模型的修正

3．6 计算值与实际值的比较

3．7 本章小结

第4章 基于DMC优化的平整机延伸率控制系统的研究

4．1 平整机延伸率控制系统的设计

4．2 预测控制简介

4．3 动态矩阵预测控制的原理和算法

4．3．1 预测模型

4．3．2 滚动优化

4．3．3 反馈校正

4．3．4 控制参数的设计

4．4 基于DMC优化的延伸率控制系统的设计

4．5 仿真研究

4．6 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢