镀锌线光整机延伸率控制系统研究与应用

论文摘要

光整机延伸率控制水平直接影响镀锌板质量的好坏,与此相关的控制策略一直是光整机自动控制研究的热点。本文以某镀锌线光整机延伸率控制系统为基础,深入分析了延伸率控制系统的组成和工作原理,并将模型预测控制应用到光整机延伸率控制系统,与常规PID控制相比,系统的各项性能都得到了较大提高。主要研究内容如下：(1)分析了光整机延伸率的测量与计算,通过对三种延伸率控制方式的研究,得到轧制力控制是最有效的延伸率控制方法。从工艺因素、电气因素等方面说明了使光整机延伸率产生波动的原因,为进一步提高控制系统的综合性能奠定基础。(2)介绍了镀锌线整体工艺及光整机的结构组成,参与开发了一套适于在线应用的光整机自动控制系统,实现了液压位置闭环控制、轧制力闭环控制及延伸率闭环控制等功能,并且现场取得了很好的控制效果。(3)详细阐述了预测控制的基本理论,对延伸率控制系统的各部分进行数学建模,通过线性化处理得到系统的传递函数,并确定了预测控制在延伸率闭环控制上的应用方案。(4)基于MATLAB的SIMULINK工具箱对延伸率控制系统进行仿真分析,比较常规PID控制与模型预测控制的仿真效果。由仿真结果可知,模型预测控制的响应速度更快、系统抗干扰能力更强,仿真模型失配对系统性能影响不大。本文的研究结果针对镀锌线光整机延伸率闭环控制,具有较强的实用性。目前,已将部分研究成果成功应用于某镀锌生产线,对我国冷轧板镀锌后的光整控制水平提高具有积极的促进作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 热镀锌历史发展回顾
• 1.2 镀锌线光整机概述
• 1.2.1 镀锌线光整机简介
• 1.2.2 光整技术的历史及发展现状
• 1.3 光整机在镀锌线中的作用
• 1.3.1 镀锌板在拉力作用下的变形规律
• 1.3.2 表面光整的原理和作用
• 1.4 镀锌板市场发展形势
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 镀锌线光整机延伸率控制方法研究
• 2.1 延伸率的测量与计算
• 2.2 光整机延伸率控制思想
• 2.3 光整机延伸率控制的主要方法
• 2.3.1 通过调节前后S辊的速度实现带钢延伸率自动控制
• 2.3.2 通过调节带钢张力实现带钢延伸率自动控制
• 2.3.3 通过调节轧制压力实现带钢延伸率自动控制
• 2.3.4 三种延伸率控制方式实际使用情况
• 2.4 光整机延伸率控制系统简介
• 2.5 光整机延伸率波动原因
• 2.5.1 工艺因素影响
• 2.5.2 电气因素影响
• 2.5.3 其他因素的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 镀锌线光整机延伸率控制系统
• 3.1 热镀锌线工艺概述
• 3.1.1 镀锌的工业作用
• 3.1.2 一般热镀锌线工艺
• 3.2 镀锌线光整机简介
• 3.2.1 镀锌线光整机结构组成
• 3.2.2 镀锌线光整机现场控制仪表及技术参数
• 3.3 镀锌线光整机控制系统
• 3.3.1 自动化系统选型
• 3.3.2 HGC控制系统功能描述
• 3.3.3 控制系统其他功能
• 3.3.4 光整机HGC控制效果
• 3.3.5 光整机延伸率控制效果
• 3.4 本章小结
• 第4章 光整机延伸率预测模型的建立
• 4.1 预测控制基本原理及算法研究
• 4.1.1 预测控制特点
• 4.1.2 预测控制发展过程
• 4.2 模型预测控制基本原理
• 4.2.1 预测模型
• 4.2.2 优化策略
• 4.2.3 反馈校正
• 4.2.4 算法实现
• 4.2.5 参数选择
• 4.3 光整机延伸率控制系统建模
• 4.3.1 光整机延伸率控制模型
• 4.3.2 伺服放大器模型
• 4.3.3 电液伺服阀模型
• 4.3.4 阀控液压缸及其辊系负载模型
• 4.3.5 油压传感器模型
• 4.3.6 延伸率偏差与反馈控制轧制力之间的关系
• 4.3.7 轧制力-延伸率传递函数
• 4.3.8 预测控制在光整机延伸率控制系统中的仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 光整机延伸率预测控制模型的仿真分析
• 5.1 常规PID控制仿真
• 5.2 模型预测控制的仿真
• 5.2.1 控制系统线性化
• 5.2.2 MATLAB模型预测控制工具箱及应用
• 5.2.3 进行仿真和参数调整
• 5.3 常规PID控制和模型预测控制的比较
• 5.3.1 系统响应速度
• 5.3.2 模型失配和适配时对系统的影响
• 5.3.3 抗干扰性对比
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间参与的项目