基于DAGC的熱連軋厚度自動控制系統(tǒng)研究

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1、文章編號：1009—9441(2016)06—0025—04基于DAGC的熱連軋厚度自動控制系統(tǒng)研究口口李軒青(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030006)摘要：在當(dāng)代金屬冶煉生產(chǎn)過程中，帶鋼熱連軋過程自動控制系統(tǒng)的發(fā)展最為迅速和成熟，對系統(tǒng)控制精度也提出了更高的要求。針對傳統(tǒng)的AGC響應(yīng)速度慢和控制不精確的問題，提出了動態(tài)型變剛度厚度控制系統(tǒng)DAGC與監(jiān)控AGC配合使用的方法。DAGC不僅簡化了系數(shù)的設(shè)定，而且與監(jiān)控系統(tǒng)無關(guān)聯(lián)，不用考慮鋼種變化時的參數(shù)變化。針對監(jiān)控AGC熱連軋厚度控制系統(tǒng)的時間滯后問題，采用Smith預(yù)估器進(jìn)行補(bǔ)償。關(guān)鍵詞：DAGC；監(jiān)控AGC；GM

2、—AGC；Smitll預(yù)估器中圖分類號：TG334．9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A引言我國的鋼鐵工業(yè)經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，年產(chǎn)量由原來的幾十萬噸發(fā)展到現(xiàn)在的幾億噸，居全球第一位。近年來，我國已逐步由關(guān)注鋼鐵產(chǎn)量轉(zhuǎn)移到重視質(zhì)量問題上來，以保證鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量為先。對于帶鋼的生產(chǎn)而言，產(chǎn)品質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一是厚度精度，但是軋輥偏心、機(jī)架張力和溫度不穩(wěn)等問題均會影響帶鋼軋制精度。傳統(tǒng)的AGC(AutomaticGaugeContr01)以彈跳方程為基礎(chǔ)對出口厚度進(jìn)行控制，通過對厚度的監(jiān)控來校正由于干擾而產(chǎn)生的偏差。但傳統(tǒng)AGC控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能欠佳。針對傳統(tǒng)AGC動態(tài)響應(yīng)不佳而引起的

3、控制精度不高的問題，本文提出了動態(tài)變剛度型厚度控制系統(tǒng)DAGC(DynamicSetAutomaticGaugeContr01)，將連軋系統(tǒng)的厚度控制問題轉(zhuǎn)化為對機(jī)架輥縫的控制問題。對機(jī)架輥縫的自動控制，降低了擾動引起的不精確度，顯著提高了系統(tǒng)的控制精度。同時，新增監(jiān)控AGC系統(tǒng)，以便對外在因素影響產(chǎn)生的厚度偏差及時進(jìn)行修正。DAGC與監(jiān)控AGC的配合使用，將顯著提高最終軋機(jī)出口厚度的精度。1幾種典型的厚度自動控制模型AGC系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)、控制策略和控制算法是一個不斷發(fā)展和創(chuàng)新的過程。在長期的理論研究和生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上，已經(jīng)形成了一系列的控制結(jié)構(gòu)、控制模式和控制算法

4、，例如基于彈跳方程的相對AGC、GM—AGC和動態(tài)設(shè)定型AGC。以下簡介幾種典型的厚度控制系統(tǒng)模型。1．1相對AGC相對AGC又稱為BISRA—AGC，其控制過程是：將某一時刻的厚度、軋制力和輥縫值作為基準(zhǔn)厚度、基準(zhǔn)軋制力和基準(zhǔn)輥縫值，根據(jù)實測軋制力、輥縫值與基準(zhǔn)軋制力、輥縫值的差值來調(diào)整帶鋼厚度的補(bǔ)償值。相對AGC以及之后介紹的兩種控制系統(tǒng)，都是基于彈跳方程的厚度控制方式。彈跳方程的基本公式為：h=So+2S=So+P／M(1)式中：^——實際軋制厚度；

5、s?！哲堓伩p；SJ-一軋機(jī)發(fā)生彈跳時輥心的垂直變化量；P_一軋制力；肛一軋機(jī)剛度系數(shù)。相對AGC的基于彈跳

6、方程的增量形式為：Ah=△S+△P／M(2)式中：Js——輥縫值；P——軋制力。1．2GM—AGCGM—AGC(GaugemeterAGC)¨’21又稱為厚度計型AGC，是最具有傳統(tǒng)意義的控制系統(tǒng)，也是目前運(yùn)用最多的厚度控制方式。GM—AGC在相對AGC的基礎(chǔ)上增加了軋機(jī)壓下效率補(bǔ)償環(huán)節(jié)，提高了軋制精度。GM—AGC的運(yùn)用顯著提高了厚度自動控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。GM—AGC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[3。43如圖1所示。GM—AGC的控制算法為：AS=摯^(3)式中：p——塑性系數(shù)；△?！堉坪穸仍隽?，ah=h，一h。。建材技術(shù)與應(yīng)用6／2016·25·f”一出L1厚度期望值

7、；h——出口厚度實測值d卜厚度偏差；d卜輥縫的凋節(jié)量，圖1GM—AGC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖GM—AGC利用彈跳方程和工藝參數(shù)實現(xiàn)了間接的和無滯后的厚度檢測，但是其控制精度較低。1．3動態(tài)設(shè)定AGC中國鋼鐵研究總院、日本神戶制鋼、德國AEG公司等機(jī)構(gòu)和企業(yè)，對動態(tài)設(shè)定型AGC的出現(xiàn)和應(yīng)用等做出了顯著貢獻(xiàn)【5J。其中日本神戶制鋼從“P一^”圖中直接推算出輥縫調(diào)節(jié)量，從而實現(xiàn)恒定控制。德國AEG公司則根據(jù)軋機(jī)出口厚度的變化(即實測值與目標(biāo)值之差)來實現(xiàn)恒定控制。兩者均屬于靜態(tài)數(shù)學(xué)模型。中國鋼鐵研究總院針對軋件擾動的可測性，推導(dǎo)出動態(tài)輥縫差分方程，屬于動態(tài)數(shù)學(xué)模型的范疇。動態(tài)設(shè)定A

8、GC系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)剛度系數(shù)，實現(xiàn)厚度和壓力的恒定控制，保證了軋機(jī)和平整機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。與其他類似的厚度控制系統(tǒng)相比，動態(tài)設(shè)定型厚度控制系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、可變剛度范圍寬、魯棒性強(qiáng)等特點。同時，在與其他的厚度控制方法共用時，具有控制精度高、無相互影響等優(yōu)點。2DAGC系統(tǒng)的建模與改進(jìn)2．1DAGC控制系統(tǒng)的原理DAGC屬于壓力AGC控制系統(tǒng)的一種。根據(jù)軋件擾動可測的特性，DAGC控制系統(tǒng)由實測壓力值和輥縫值計算出下一步的輥縫增量值，實現(xiàn)熱連軋的厚度恒定控制。DAGC控制系統(tǒng)通過一步計算即可得到輥縫增量值，顯著降低了計算復(fù)雜度，節(jié)約了時間。2．2DAGC的數(shù)學(xué)算法根據(jù)