热轧精整纵切线系统优化及纵切张力控制研究

论文摘要

某钢厂热轧精整线是八十年代末从德国引进的热轧精整线,随着安装年份的增加,设备老化日益严重,而市场的要求越来越苛刻也使设备固有的控制精度等方面的不足逐一暴露。为了适应现代化生产,对纵切线的改造刻不容缓。本文以该热轧精整纵切线为背景,在对纵切线关键设备进行分析研究的基础上,改造和优化系统。首先,通过改变夹送辊的控制模式,采用速度匹配、软化对张力控制系统进行优化,以使其达到生产要求。其次,对张力的产生机理进行了分析,建立了张力模型。并对张力控制过程中的速度不同步现象进行研究。通过对6RA70速度控制环节的精调和动态速度响应的参数优化,充分发挥和提高全数字直流传动系统在速度控制精度和运行稳定性方面的优势,提高系统的传动控制精度,最后不但解决了速度不同步问题,而且大幅度降低直流传动系统的设备故障时间。为了保证产品质量和生产过程的稳定。精整工艺要求矫直机与圆盘剪之间应保持稳定的纵切张力。张力系统是一个非线性、时变的过程。通过对张力控制系统的控制算法进行研究,提出了将模糊参数自整定PID控制算法应用到张力控制系统中。模糊参数自整定PID控制是智能控制的一种,其最大的优点是不依赖于被控对象的精确数学模型,对调节对象的模型参数变化具有较强的鲁棒性。传统的PID参数整定多依赖于人工经验和具体的对象模型,另外,即使PID参数调整的很好,当控制对象参数变化后,系统的性能必然也会受到影响,不能很好的实现对系统的控制。控制算法采用“自调整规则”,利用模糊PID控制对系统参数变化的自动调节性来提高系统的控制性能,并根据控制系统的性能来在线整定比例因子,使其获取最佳的数值,从而使系统的性能达到系统的要求。最后,利用MATLAB软件对纵切张力控制系统的模糊自整定PID算法进行了仿真研究,仿真结果表明在常规PID控制器中加入模糊参数自整定后,系统的控制性能得到了很大的改善,使张力控制系统达到静差率小、波动率小的较理想的控制目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 速度、张力控制方法介绍
• 1.3 论文的主要研究内容与组织
• 第2章 热轧精整纵切机组的工艺设备及改造
• 2.1 纵切机组介绍
• 2.1.1 机组主要设备及操作控制模式
• 2.1.2 机组张力分配
• 2.2 技术指标及要求
• 2.3 入口夹送辊的改造与优化方案研究
• 2.3.1 入口夹送辊的改造方案
• 2.3.2 入口夹送辊优化方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 直流调速原理及6RA70系统介绍
• 3.1 直流调速的理论分析
• 3.1.1 直流电机结构及数学模型
• 3.1.2 转速、电流双闭环直流调速系统
• 3.2 西门子6RA70全数字直流调速装置
• 3.2.1 装置结构及特点
• 3.2.2 主要功能
• 3.3 直流调速系统工作原理
• 3.3.1 控制电路总体结构及工作原理
• 3.3.2 斜坡函数发生器
• 3.3.3 速度调节器
• 3.3.4 转矩限幅
• 3.3.5 电流限幅
• 3.3.6 电枢电流闭环控制
• 3.4 本章小结
• 第4章 纵切线张力控制系统
• 4.1 张力控制系统在国内外的发展状况
• 4.2 张力的产生机理
• 4.3 纵切线张力控制
• 4.3.1 张力控制策略的研究现状
• 4.3.2 纵切线系统张力分析
• 4.3.3 张力的结构图
• 4.3.4 控制器的设计
• 4.4 速度对张力控制的影响
• 4.4.1 纵切机组速度控制系统介绍
• 4.4.2 纵切机组多电机控制系统介绍
• 4.4.3 多电机速度控制的实现
• 4.5 活套对张力控制的影响
• 4.5.1 活套系统介绍
• 4.5.2 工艺流程及PLC控制
• 4.6 本章小结
• 第5章 张力的模糊自整定PID控制
• 5.1 PID算法介绍
• 5.2 模糊自整定PID控制算法
• 5.2.1 算法的提出
• 5.2.2 模糊控制的原理
• 5.2.3 模糊自整定PID的提出
• 5.2.4 PID参数自整定
• 5.2.5 模糊自整定PID系统结构
• 5.2.6 PID参数自整定原则
• 5.3 张力模糊自整定PID控制器设计
• 5.3.1 输入输出语言变量、基本论域及隶属函数的确定
• 5.3.2 模糊控制量化因子及比例因子的确定
• 5.3.3 PID控制器的参数整定
• 5.3.4 模糊规则表的建立
• 5.3.5 输出变量模糊子集的求取
• 5.3.6 去模糊化
• 5.4 带钢张力仿真
• 5.4.1 仿真模型
• 5.4.2 仿真结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢