单机架四辊可逆冷轧机自动厚度控制系统研究

论文摘要

对于高精度冷轧厚度控制技术,国外己经达到了较高的水平,我国在这方面虽然也取得了一定成果,但由于整体工艺装备技术落后,高精度轧制技术同发达国家相比仍存在较大差距,在实际应用中尚有许多问题需要解决。本文以某钢厂四辊可逆冷轧机计算机控制系统项目为背景,针对该轧机液压厚度控制系统统进行了深入研究。研究了轧机液压厚度自动控制系统原理,分析了带钢冷轧过程中初始辊缝、轧机刚度、入口厚度和变形抗力等对成品厚度的影响。分析了单机架冷轧机的厚度控制系统。研究了厚度控制的内环,即液压辊缝控制系统。建立了包括前馈AGC、厚度计AGC、监控AGC以及各种补偿控制在内的综合的单机架冷轧机厚度控制策略。在建立液压辊缝控制系统模型的基础上,分别建立了常规监控AGC与Smith预估监控AGC的系统模型,利用Matlab进行仿真,比较控制效果。结果表明Smith-AGC控制效果明显优于常规监控AGC。将广义预测控制理论引入到监控AGC系统,并对其进行了深入研究。建立了Smith预估监控AGC系统模型和基于广义预测控制的监控AGC模型。通过Matlab仿真比较两种控制器的控制效果。结果表明基于广义预测的监控AGC具有更好的鲁棒性及抗干扰能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 厚度控制技术概况
• 1.2.1 单机架冷轧机厚度控制方法
• 1.2.2 厚度控制技术发展方向
• 1.3 厚度控制技术研究的意义
• 1.4 预测理论概述
• 1.4.1 预测控制基本原理
• 1.4.2 预测控制的分类
• 1.4.3 预测控制在厚度控制中应用的必要性
• 1.4.4 广义预测控制理论
• 1.1.4.1 预测模型
• 1.1.4.2 丢番图方程的解法
• 1.1.4.3 滚动优化
• 1.1.4.4 参考轨迹
• 1.1.4.5 在线辨识与反馈校正
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 厚度自动控制原理
• 2.1 厚度控制的理论基础
• 2.1.1 弹跳方程与金属压力方程
• 2.1.2 弹塑性曲线（P-h图）
• 2.2 影响带钢厚度的因素
• 2.2.1 初始辊缝对厚度的影响
• 2.2.2 轧机刚度对厚度的影响
• 2.2.3 入口厚度对出口厚度的影响
• 2.2.4 轧件变形抗力对厚度的影响
• 2.3 本章小结
• 第3章 单机架可逆冷轧机厚度控制系统
• 3.1 液压辊缝控制系统
• 3.1.1 双侧位置控制
• 3.1.2 总轧制力控制
• 3.1.3 单侧独立控制
• 3.1.4 倾斜控制
• 3.2 单机架可逆冷轧机厚度控制策略
• 3.2.1 前馈AGC
• 3.2.2 厚度计AGC
• 3.2.3 Smith预估监控AGC
• 3.2.4 AGC补偿控制
• 3.2.4.1 轧辊偏心补偿
• 3.2.4.2 加减速补偿
• 3.5 本章小结
• 第4章 监控AGC建模及仿真
• 4.1 HGC系统传递函数的建立
• 4.1.1 PID控制调节器模型
• 4.1.2 伺服放大器的传递函数
• 4.1.3 电液伺服阀传递函数
• 4.1.4 液压缸和负载传递函数
• 4.1.5 位移传感器
• 4.2 HGC频率特性
• 4.3 监控AGC和Smith-AGC仿真及分析
• 4.3.1 滞后时间失配
• 4.3.2 轧件塑性系数失配
• 4.4 本章小结
• 第5章 广义预测理论在AGC中的应用
• 5.1 基于广义预测的监控AGC系统
• 5.1.1 预测系统模型
• 5.1.2 预测系统的滚动优化
• 5.1.3 预测系统的反馈矫正
• 5.2 仿真控制效果分析
• 5.2.1 模型匹配时的控制效果
• 5.2.2 模型失配时的控制效果
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢