1450mm热连轧板形板厚综合系统控制的研究.pdf

1450mm 热连轧
板形板厚综合系统控制研究







重庆大学硕士学位论文
(学术学位)

学生姓名:于鹏
指导教师:左为恒
专业:控制理论与控制工程
学科门类:工学


重庆大学电气工程学院
二 O 一三年五月
AFC-AGC Integrated System Control Study
on 1450mm Hot Strip Mill







A Thesis Submitted to Chongqing University
In Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering
By
YU Peng

Supervised by: ZUO Weiheng
Specialty: Control Theory and Engineering


College of Electrical Engineering of Chongqing
University, Chongqing, China
May, 2013
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

板形良好和板厚精度是现代轧制技术中两大重要指标。板厚自动控制技术
(AGC)目前已经形成了前馈,张力,流量式等控制方法;而由于板形的测量困难,
板形自动控制技术(AFC)尚不成熟,现行的板形表示方法采用较为普遍的波形表
示法。带钢板厚主要由轧机液压压下控制,带钢板形主要由液压弯辊机构控制。
由于板厚板形系统的强耦合,非线性及时变等特性,使得压下与弯辊的任一机构
的动作都会对其另一个参数产生影响,从而对板形板厚综合控制系统的控制带来
困难。因此,板形板厚的解耦成为轧制过程自动化必须要解决的问题。
研究板形板厚综合系统时,必须将板形板厚看作一个整体系统来建立
AFC-AGC 综合数学模型。其中,板厚控制技术已经较为成熟,现在应用的多种
AGC 模型各有其优劣,本文采用英国钢铁协会的 BISRA-AGC 模型和以张力差为
参数的 AFC 模型作为参考对象,将其进行数学变换,并找出耦合因子,建立
AFC-AGC 动态数学模型。
解耦技术已经成功运用到工业生产当中,文中采用对角解耦技术,根据
AFC-AGC 综合数学模型,将耦合系统解耦成为可单独控制的子系统。将成熟的
PID 控制器应用到解耦当中,仿真得出较好的板形板厚输出响应。
随着人工智能(AI, Artificial Intelligent)的不断发展,AI 技术在德国,日本的轧
制过程中已有应用先例。本文介绍了模糊控制的原理及规则,并建立模糊控制系
统与传统 PID 相结合,设计出 Fuzzy-PID 控制器,将 PID 参数的变化量作为输出,
对 PID 系统进行在线调节。
本文以西南不锈 1450mm 热轧带钢生产线 F6 机架工程实际数据为仿真参数,
建立参数自适应模糊 PID 仿真模型,运用 MATLAB 对其仿真,得出满意结果。
仿真结果标明:Fuzzy-PID 不仅可以实现板形板厚的解耦作用,而且超调小,系
统响应时间快,稳态误差小。弯辊动作给板厚带来的影响只有10-8 级,耦合影响
基本消除;轧机压下机构动作给板形带来的影响也降到10-4 级,完全满足带钢生
产技术指标。

关键词:板形,板厚,解耦,PID,模糊控制




I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

Excellent strip flatness and accurate strip thickness are two important indexes in
modern rolling gauge control (AGC) technology contains feed
forward, tension, flow rate control methods. Automatic flatness control (AFC)
technology develops slowly because strip flatness is difficult to measure. Waveform
express way monly used to show good or bad of flatness. Thickness is controlled