550mm热轧实验机组控制系统研究与应用

摘要

随着国民经济的发展，人们对钢材品种的要求越来越广泛，对其性能的要求也越来越高，一般产品的开发和工艺优化，需要通过热力模拟-热轧实验-工业试验的途径进行。作为现代的实验轧机，应具有足够高的刚度与轧制力、具有精确的压下控制能力，可以使冷却速度在空冷到直接淬火的范围内进行无级调整，可以对冷却速度和开冷、终冷等工艺参数进行精确的控制，这样才能更好的为产品开发及工艺优化服务。 本文以东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室为某钢厂新建的实验轧机的控制系统为研究对象，主要完成以下内容： （1）深入某些钢厂生产第一线，学习研究轧机工作特点及其计算机控制系统； （2）制定热轧实验机组自动控制系统方案，完成热轧实验机组自动控制系统的硬件配置和组态，建立自动控制系统的通讯网络： （3）深入研究AGC系统的特性，并根据实际情况对轧机用液压位置伺服系统进行合理简化，得到系统开环、闭环传递函数，分析了来料厚度波动、轧件变形抗力波动、轧辊偏心等对轧件出口厚度的影响； （4）对轧机液压伺服系统进行了分析，并针对其设计了一种模糊自适应PID控制器，实现了PID参数在线整定，使系统运行中保持合适的瞬态参数，并对其进行了MATLAB仿真； （5）完成热轧实验机组自动控制系统各控轧功能软件的开发。

目录

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声明

1 绪论

1.1 热轧实验轧机概况

1.1.1 国外热轧实验轧机概况

1.1.2 国内热轧实验轧机概况

1.2. AGC技术的发展

1.2.1 AGC定义

1.2.2 AGC技术发展现状

1.3 轧机厚度控制策略的现状及发展

1.4 本论文主要研究内容

1.4.1 本文研究的目的和意义

1.4.2 主要研究内容

2 厚度自动控制基本理论

2.1 基本概念

2.2 影响轧件出口厚度的原因

2.3 典型的压力AGC系统

2.3.1 BISRA AGC

2.3.2 厚度计AGC

2.3.3 动态设定AGC

2.4. AGC控制方式确定

2.4.1 相对AGC控制模型

2.4.2 绝对对AGC控制模型

2.5 AGC系统各种补偿

2.5.1 轴承油膜厚度补偿

2.5.2 轧辊热膨胀与磨损补偿

2.5.3 头尾部补偿

2.5.4 偏心滤波

2.5.5 伺服阀偏移补偿

2.6 本章小结

3 实验轧机控制系统组成

3.1 实验轧机控制系统概述

3.1.1 实验轧机控制系统硬件组成

3.1.2 实验轧机控制系统的功能

3.2 实验轧机主要设备及参数

3.2.1 检测仪表及其布置

3.2.2 实验轧机轧制区主要设备参数

3.3 APC系统原理

3.3.1 APC控制理论曲线分析

3.3.2 APC实际工程控制曲线分析

3.4 HGC控制概述

3.4.1 HGC控制原理

3.4.2 辊缝摆动控制

3.5 控制系统软件

3.6 人机界面

3.6.1 人机接口HMI的功能

3.6.2 轧制主要画面

3.7 本章小结

4 液压AGC系统动态模型分析

4.1 液压AGC位置伺服系统动态元件及其数学描述

4.1.1 伺服阀

4.1.2 液压缸

4.1.3 背压回油管道

4.1.4 位移传感器和压力传感器

4.1.5 控制器

4.2 液压AGC位置伺服系统传递函数

4.3 液压位置伺服系统性能分析

4.3.1 液压位置伺服系统开环传递函数

4.3.2 主要仿真参数

4.3.3 液压位置伺服系统性能分析

4.4 液压AGC系统动态模型

4.5 液压AGC系统动态仿真

4.6 本章小结

5 模糊自适应PID控制器在控制系统中的实现

5.1 模糊自适应PID控制器应用的可行性

5.2 智能PID控制器

5.2.1 智能PID自学习控制器

5.2.2 专家式智能自整定PID控制器

5.2.3 模糊PID控制器

5.2.4 神经网络PID控制器

5.2.5 遗传算法PID控制器

5.3 模糊自适应PID控制器设计

5.3.1 模糊控制器结构

5.3.2 PID参数整定规则

5.3.3 模糊自适应PID控制器设计步骤

5.4 AGC系统模糊自适应PID控制仿真

5.5 本章小结

6 结 论

参考文献

在学研究成果

致谢