轧机厚度控制与补偿研究

论文摘要

随着经济的高速发展,科学技术的进步,各行各业对板带材的质量提出了越来越高的要求。板厚精度是板带材质量最重要的指标之一,板厚控制是板带轧制领域里的关键技术之一。然而由于各种因素带材出口厚度中却呈现出周期性的波动。本文以此为背景,对如何降低带材出口厚度中的周期性波动进行了研究。首先,在了解和掌握板厚控制理论的基础上,推导了目前广泛使用的厚度控制系统（Automatic Gauge Control, AGC）各个环节的数学模型,并建立AGC系统的仿真模型。其次,通过对带材出口厚度呈现周期性波动原因的分析,对干扰信号的特点进行了归纳。针对传统的补偿方法-FFT谱分析方法的局限性,采用加窗比值校正法与最小二乘法对干扰信号频率、幅值与相角等参数进行辨识,并对算法的精度进行验证,保证了补偿信号正确性。在VC++6.0环境下编写界面显示不同时段补偿信号各个分量的参数值。最后,建立AGC补偿控制系统,在Matlab环境下进行仿真实验,并对补偿前后出口厚度信号进行了频谱分析。另外,以某公司1450mm六辊可逆冷轧机带材出口厚度信号为分析对象,在Matlab环境下编程实现对信号的预处理,采用上述方法得到厚度补偿信号,加入控制系统补偿端进行连续补偿,并对补偿前后的厚度信号进行频谱分析。根据仿真结果和对工业现场的数据处理结果,带材出口厚度中存在的周期性波动被补偿掉90%以上,提高了带材出口厚度的精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 板带轧机厚度控制研究概况
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2. 轧机厚度控制基本理论研究
• 2.1 轧机厚度控制基本原理
• 2.1.1 轧机弹性变形与弹跳方程
• 2.1.2 轧件的塑性变形与塑性方程
• 2.1.3 轧机的弹塑性曲线（P-h）图
• 2.1.4 轧机等效纵向刚度
• 2.2 轧件厚度波动的原因及厚度控制的基本方式
• 2.2.1 轧件厚度波动的原因
• 2.2.2 厚度控制的基本方式
• 2.3 轧机厚度控制系统的基本类型
• 2.3.1 反馈式AGC
• 2.3.2 前馈式AGC
• 2.3.3 厚度计式AGC
• 2.3.4 金属秒流量式AGC
• 2.4 本章小结
• 3. 液压AGC系统组成及动态仿真
• 3.1 液压APC系统的组成及控制原理
• 3.2 AGC电液位置伺服系统动态模型的建立
• 3.2.1 电液伺服放大器
• 3.2.2 伺服阀的基本方程
• 3.2.3 液压缸流量连续性方程
• 3.2.4 液压缸与负载的力平衡模型
• 3.2.5 位移传感器
• 3.3 液压AGC系统的仿真模型及仿真结果分析
• 3.4 本章小结
• 4. 轧机出口厚度周期性波动成因及补偿方法研究
• 4.1 来料厚度对带材出口厚度的影响
• 4.2 轧辊偏心对带材出口厚度的影响
• 4.2.1 轧辊偏心的形成因素
• 4.2.2 轧辊偏心与带材出口厚度变化之间的关系
• 4.2.3 偏心控制的解决方案
• 4.3 带材出口厚度的补偿方法研究
• 4.3.1 复杂周期信号频率辨识及仿真研究
• 4.3.2 复杂周期信号幅值与相角的辨识
• 4.4 本章小结
• 5. 轧机厚度控制系统的补偿与仿真
• 5.1 轧机厚度控制系统补偿原理
• 5.2 出口厚度信号补偿仿真结果分析
• 5.2.1 Matlab工具对出口厚度信号进行补偿仿真
• 5.2.2 VC++环境下对周期干扰信号的参数计算
• 5.3 对实际出口厚度信号的补偿与频谱分析
• 5.4 本章小结
• 6. 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文