900mm单机架平整机延伸率控制系统的研究

论文摘要

平整轧制是保证冷轧带钢成品质量的最后一道并且非常重要的工序，而延伸率是平整机在轧制过程中控制带钢质量的唯一力学性能指标，延伸率的值是根据带钢组织结构和最终用途所确定的，它的大小和均匀程度也会直接影响带钢的平整质量好坏和加工性能的提高。通过现场实践与不断的改进，单机架平整机的平整工艺和产品的质量都达到很高的阶段。但是延伸率的总体控制依然不完善，它阻碍了带钢生产的正常运行与各项经济技术的前进。本文中，根据延伸率的特点以及控制原理，分析了延伸率与带钢板厚之间的关系，利用智能控制在控制领域的优点，对延伸率进行了深入研究，并要取得了预定的结果。本文对平整机组以及平整机的延伸率控制进行了以下研究：首先，本文对某厂实际项目中900mm平整轧机的基础知识、工艺流程、控制方式以及在来料不同浪形的情况计算最小延伸率的大小进行了详细的介绍，在此基础上对延伸率控制系统的组成结构及其控制特点经行了详细分析，根据轧制变形理论与运动力学平衡理论推导出了延伸率的数学模型，并且构建了辊缝式轧制压力调节延伸率和张力式调节延伸率的动态结构模型。其次，由于平整轧制过程复杂，干扰因素较多，考虑到来料不同厚度被其他一些不可测因素的影响，在建立了延伸率控制的两个动态结构模型的基础上，按工程中采用的常规PID控制方法与自适应模糊PID算法对延伸率的控制进行了仿真研究，对两个控制系统的仿真结果进行对比，得出自适应模糊PID算法的优越性。最后，针对延伸率控制模型参数不唯一特点，提出了小脑模型神经网络(CMAC)与PID并行控制的新型算法，并分析了CMAC与PID并行的基础结构以及具体的控制步骤，下一步应用于辊缝式调节延伸率和张力式调节延伸率的动态模型中，从结果可以得知，该算法对系统的控制具有快速的响应和跟随性，为有效解决延伸率的综合控制提供了新的方法和新的途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及其意义
• 1.2 平整机的基本发展概述
• 1.3 平整轧制理论的发展状况
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 平整机延伸率控制基础
• 2.1 平整与带钢的力学性能关系
• 2.1.1 平整与带钢的关系
• 2.1.2 平整带钢屈服平台及抗拉属性
• 2.2 平整机的工艺流程及硬件配置
• 2.2.1 平整机的基本工艺流程
• 2.2.2 平整机基本硬件控制器的配置
• 2.3 延伸率的理论基础
• 2.3.1 平整机延伸率的定义
• 2.3.2 延伸率的具体测量
• 2.4 延伸率控制系统的主要方法
• 2.4.1 平整机延伸率控制系统简介
• 2.4.2 调节液压压下轧制力实现延伸率控制
• 2.4.3 调节前后 S 辊速度实现延伸率控制
• 2.4.4 调节带钢上的张力实现延伸率控制
• 2.4.5 上述三种延伸率控制方式的实际应用
• 2.5 控制平整机延伸率的主要方法
• 2.5.1 平整机延伸率与板型控制研究现状
• 2.5.2 平整机延伸率与板型控制模型
• 2.5.3 消除板带浪形的最小延伸率
• 2.6 本章总结
• 第3章 平整机控制系统的综合研究
• 3.1 辊缝式液压压下调延的动态模型
• 3.1.1 液压伺服控制系统模型的建立
• 3.1.2 液压压下到轧件入口速度模型
• 3.1.3 辊缝式延伸率调节器的设计
• 3.2 液压弯辊控制系统模型研究
• 3.2.1 液压弯辊系统模型的建立
• 3.2.2 弯辊控制系统的整体建模
• 3.2.3 弯辊模型的简化以及仿真
• 3.3 平整机张力式动力系统模型的建立
• 3.3.1 平整机动力控制系统基本结构
• 3.3.2 张力的动态模型建立
• 3.3.3 张力到延伸率的动态模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 平整机自适应模糊 PID 延伸率控制的设计
• 4.1 厚度不同延伸率的输出
• 4.2 自适应模糊PID控制器的设计
• 4.2.1 模糊控制器的介绍
• 4.2.2 模糊 PID 控制器的构成
• 4.2.3 平整机延伸率自适应模糊 PID 控制器的建立
• 4.2.4 模糊控制器的建立
• 4.3 仿真结果及其分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 CMAC 神经网络与 PID 并行控制的研究
• 5.1 CMAC 神经网络的研究
• 5.1.1 CMAC 神经网络的基本概述
• 5.1.2 CMAC 网络的结构及其特点
• 5.1.3 CMAC 的典型算法的建立
• 5.1.4 CMAC 与 PID 的复合控制
• 5.2 系统实现及其仿真分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介