AGC系统中轧辊偏心的补偿控制方法研究

论文摘要

在轧钢生产中,轧辊偏心会对板带材厚度均匀性产生直接的和间接的不良影响。而板厚是板带材质量的主要衡量指标之一。所以要想轧制出高精度的带钢,必须进行轧辊偏心的补偿和控制。本文对厚度自动控制（Automatic Gauge Control, AGC）系统中轧辊偏心的补偿控制方法进行了研究,主要工作和成果如下：（1）总结了轧辊偏心补偿控制的各种方法,并分析比较各种方法的优缺点及其适用条件。（2）分析了轧辊偏心的成因及特点并研究了轧辊偏心对厚度计式AGC （Gauge Meter AGC, GM-AGC）的影响。（3）提出了自适应小波阈值与递推最小二乘相结合（ATNN-RLS）的轧辊偏心辨识算法。首先针对快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）算法在实际应用中存在的频谱泄漏现象和栅栏效应,研究了改进的快速傅里叶变换算法（Modified Fast Fourier Transform, MFFT）。该算法在非整周期截断情况下仍能获得较高的计算精度,可用于板带材的高精度轧辊偏心的补偿控制。其次针对小波阈值算法的缺点,研究了自适应小波阈值算法。该算法可以自适应的确定阈值以及阈值函数中的各可变参数以获得最优的阈值函数形式,但是却仅能处理只包含基波的偏心信号。故在此基础上,从实际的偏心信号补偿角度提出了ATNN-RLS算法,并通过数学分析和仿真实验验证了其可行性。（4）进行了AGC系统中轧辊偏心的补偿控制。首先设计了带有偏心补偿的GM-AGC系统,然后针对实际补偿过程中存在的幅值衰减以及相位滞后问题,从偏心补偿信号与位置闭环频率特性的关系角度给出了相应的解决方案。最后分别采用MFFT算法以及本文提出的ATNN-RLS算法对偏心信号进行补偿。仿真实验表明：ATNN-RLS算法所建立起的偏心信号的模型精度相对较高,补偿效果较好,而且能够处理含有相近频率成分的偏心信号,能够明显的提高板带材的厚度精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 轧辊偏心补偿控制的研究现状及发展动态
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 GM-AGC系统建模及轧辊偏心影响分析
• 2.1 GM-AGC的建模
• 2.1.1 轧机的弹跳方程和轧件的塑性方程
• 2.1.2 GM-AGC的基本原理
• 2.1.3 GM-AGC的建模仿真
• 2.2 轧辊偏心对GM-AGC的影响
• 2.2.1 轧辊偏心信号的成因及特点
• 2.2.2 轧辊偏心对轧制力的影响
• 2.2.3 轧辊偏心对轧件厚度的影响
• 2.3 本章小结
• 第3章 轧辊偏心信号的辨识算法研究
• 3.1 信号预处理
• 3.2 基于Hanning窗的插值FFT（MFFT）算法
• 3.2.1 FFT算法
• 3.2.2 MFFT算法
• 3.3 ATNN-RLS算法
• 3.3.1 小波阈值算法
• 3.3.2 自适应小波阈值算法
• 3.3.3 ATNN-RLS算法
• 3.4 偏心信号辨识
• 3.4.1 基于MFFT算法的偏心信号辨识
• 3.4.2 基于ATNN-RLS算法的偏心信号辨识
• 3.5 本章小结
• 第4章 GM-AGC系统中轧辊偏心的补偿控制
• 4.1
• 4.1.1 系统设计
• 4.1.2 偏心补偿
• 4.2 轧辊偏心补偿控制的仿真研究
• 4.2.1 MFFT算法补偿效果仿真
• 4.2.2 ATNN-RLS算法补偿效果仿真
• 4.2.3 对比和分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢