冷轧连续退火机组若干区域的带钢张力建模及仿真研究

论文摘要

连续退火机组是冷轧带钢生产的重要环节,它具有流程短、产量高、产品质量好等一系列优点,是生产高表面质量要求及较高强度的带钢(如汽车板)不可或缺的设备。带钢具有合适的张力是带钢高速运行及防止带钢跑偏和热瓢曲,获得良好带钢板形的重要条件之一。由于冶金工业过程的复杂特性,人们利用仿真系统深入探讨各种复杂对象的动态特性,并进行故障诊断和各种先进控制技术的实验。本文通过对张力产生机理的分析,建立了冷轧连续退火机组若干区域的带钢张力动态模型,包括动态机理模型和状态空间表达式。在此基础上,开发了由模型仿真程序和控制仿真程序所组成的带钢张力闭环控制仿真软件。具体工作分为以下几点:1.建立了开卷机带钢张力的动态机理模型和状态空间表达式模型,开发了模型仿真程序,建立了由张力控制仿真程序和模型仿真程序所组成的开卷机张力闭环控制仿真软件,并进行仿真实验和结果分析。2.与冶金行业其它生产线上的活套不同,连退机组的入口活套是由传动辊、小车和卷扬机等组成的立式活套,因此,现有的活套张力模型并不适用于连退机组的入口活套。以连退机组入口活套区域的带钢张力为研究对象,首先建立了带钢张力的机理模型,然后根据现场的控制系统,开发了控制仿真程序,并建立了由张力模型仿真程序和控制仿真程序所组成的入口活套区域带钢张力闭环控制仿真软件,并进行仿真实验和结果分析。3.将温度变量引入到加热炉的张力模型中,建立了加热炉内带钢张力的动态机理模型和状态空间表达式模型,开发了模型仿真程序,建立了由张力控制仿真程序和模型仿真程序所组成的加热炉张力闭环控制仿真软件,并进行仿真实验和结果分析。4.建立了张紧辊带钢张力的动态机理模型和状态空间表达式模型,开发了模型仿真程序建立了由张力控制仿真程序和模型仿真程序所组成的张紧辊张力闭环控制仿真软件,并进行仿真实验和结果分析。5.开发了加热炉带钢张力控制系统半实物仿真实验系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 现代建模与仿真技术简介
• 1.2 工业过程建模方法
• 1.3 冶金行业建模与仿真的研究
• 1.4 本文的主要内容
• 2 冷轧连续退火机组概述
• 2.1 冷轧连续退火技术简介
• 2.2 生产设备与工艺流程简介
• 2.2.1 生产流程与设备
• 2.2.2 控制结构
• 2.3 带钢张力仿真系统
• 2.4 小结
• 3 冷轧连续退火机组开卷机带钢张力的建模及仿真
• 3.1 引言
• 3.2 开卷机带钢张力模型的建立
• 3.2.1 张力机理模型的建立
• 3.2.2 建立状态空间表达式
• 3.3 开卷机张力控制算法
• 3.4 开发张力闭环控制仿真软件
• 3.5 仿真实验
• 3.6 小结
• 4 冷轧连续退火机组入口活套区域带钢张力的建模及仿真
• 4.1 引言
• 4.2 入口活套区域带钢张力模型的建立
• 4.2.1 张力机理模型的建立
• 4.2.2 建立状态空间表达式
• 4.3 入口活套区域带钢张力控制算法
• 4.3.1 张力控制
• 4.3.2 位置控制
• 4.4 开发张力闭环控制仿真软件
• 4.5 仿真实验
• 4.5.1 张力设定值改变时的仿真实验
• 4.5.2 外加扰动阶跃响应仿真实验
• 4.6 小结
• 5 冷轧连续退火机组加热炉带钢张力的建模及仿真
• 5.1 引言
• 5.2 加热炉带钢张力模型的建立
• 5.2.1 张力机理模型的建立
• 5.2.2 建立状态空间表达式
• 5.3 加热炉带钢张力控制算法
• 5.4 开发张力闭环控制仿真软件
• 5.5 仿真实验
• 5.5.1 张力设定值改变时的仿真实验
• 5.5.2 外加扰动阶跃响应仿真实验
• 5.6 小结
• 6 冷轧连续退火机组张紧辊带钢张力的建模及仿真
• 6.1 引言
• 6.2 张紧辊带钢张力模型的建立
• 6.2.1 张力机理模型的建立
• 6.2.2 建立状态空间表达式
• 6.3 张紧辊带钢张力的控制算法
• 6.4 开发张力闭环控制仿真软件
• 6.5 仿真实验
• 6.5.1 张力设定值改变的仿真实验
• 6.5.2 外加扰动阶跃相应仿真实验
• 6.6 小结
• 7 张力控制的半实物仿真实验系统
• 7.1 引言
• 7.2 实验系统的总体结构
• 7.2.1 硬件平台
• 7.2.2 软件平台
• 7.3 小结
• 8 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢