[發(fā)明專利]基于波函數(shù)的冷帶軋機板厚控制有限頻域前饋補償方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910074816.8
• 申請日: 2009-07-01
• 公開（公告）號: CN101596554A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王益群;陳剛
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: B21B37/58
• 分類號: B21B37/58
• 代理公司: 秦皇島市維信專利事務(wù)所
• 代理人: 鄂長林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種厚度控制補償技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種冷帶軋機板厚控制有限頻域作用范圍前饋補償方法。?

背景技術(shù)

在金屬板帶材的軋制生產(chǎn)中，帶材的縱向厚度精度(厚差)是其主要質(zhì)量指標(biāo)。?

軋制帶材縱向厚度精度受到多種因素制約，其中入口帶材厚度的波動會嚴(yán)重影響出口板厚的精度，因此，現(xiàn)代化冷帶軋機普遍在入口側(cè)安裝測厚儀和帶材速度測量裝置，通過厚度前饋消除入口帶材厚度波動對出口厚度的干擾。?

反饋和前饋是板帶厚度控制的兩個基本方式，由于冷帶軋機的厚度反饋控制存在測量滯后，其控制效果大打折扣，特別是在來料厚度波動較大時，僅靠反饋控制難以保證出口板厚的高精度。前饋板厚控制根據(jù)來料厚度波動計算出需要調(diào)節(jié)的壓下變動量以減弱其對出口板厚的擾動。前饋控制主要用于克服控制系統(tǒng)中存在檢測滯后、板厚控制精度不高的弱點。單純前饋板厚控制是開環(huán)的，在實際生產(chǎn)過程中單獨使用前饋板厚控制很難滿足工藝要求，因此常將前饋與反饋合成為前饋-反饋板厚控制系統(tǒng)。?

現(xiàn)有的冷軋帶鋼前饋板厚控制系統(tǒng)工作原理如圖1所示，帶鋼入口厚度由入口測厚儀測得，入口速度由安裝在入口測速輥上的編碼器測得或安裝昂貴的激光測速儀測得。在軋件尚未進(jìn)入輥縫之前，用測厚儀預(yù)先測出來料厚度，并把它與設(shè)定來料厚度值相比較，得出來料厚度偏差，再計算出由此可能產(chǎn)生的軋出厚度偏差及為消除此偏差所需要的壓下位移調(diào)節(jié)量，先存入一個緩沖器。當(dāng)所測點到達(dá)輥縫時，從緩沖器取出其偏差的壓下位移調(diào)節(jié)量，加到輥縫控制上。為保證對帶材位置的準(zhǔn)確跟蹤，要考慮帶材從入口測厚儀至輥縫的運行時間以及液壓伺服系統(tǒng)的響應(yīng)時間，使被控制點正好對應(yīng)檢測點。?

傳統(tǒng)前饋板厚控制系統(tǒng)具有如下特征：?

特征1，以入口設(shè)定來料厚度作為厚度基準(zhǔn)，以入口檢測厚度與入口設(shè)定來料厚度之差作為來料厚差進(jìn)行前饋補償。?

特征2，入口厚度檢測按帶鋼段來測量，即計算一定長度內(nèi)所測量的帶鋼厚度的平均值。?

特征3，檢測與控制之間的延時根據(jù)檢測點到軋機輥縫的距離和帶鋼運行速度來計算。?

上述前饋板厚控制系統(tǒng)實現(xiàn)相對簡單，能夠在實際應(yīng)用中一定程度上提高控制精度，但存在如下局限：?

局限1，未建立便于數(shù)學(xué)分析處理的完善的帶鋼軋制運動厚度數(shù)學(xué)模型；?

局限2，板厚控制系統(tǒng)中前饋與反饋的頻域作用范圍相互覆蓋(即前饋與反饋的作用非正交)，前饋頻域作用范圍過大，限制了前饋補償參數(shù)的優(yōu)化(見圖2)；?

局限3，前饋控制效果對補償定位的精確性過于依賴，而實際應(yīng)用中很難保證補償定位的精確性，主要有如下兩方面原因：?

(1)對帶材位置精確跟蹤要求對帶材瞬時速度能精確測量，而實際工程中為了獲得高精度的帶材瞬時速度信號(如安裝激光測速儀)則需要增加很大成本，況且軋制時產(chǎn)生的油霧也會給激光測速帶來干擾。?

(2)作為軋機壓下控制的液壓伺服系統(tǒng)對于所跟隨指令變化的幅值具有非線性，其伺服跟隨響應(yīng)時間具有不確定性。?

針對這些問題，現(xiàn)有相關(guān)的解決方法如下：?

針對局限1，利用動態(tài)數(shù)組對帶鋼段進(jìn)行跟蹤和延時。在前饋板厚計算機控制系統(tǒng)中采用一種動態(tài)數(shù)組的方法加以解決，數(shù)組包括兩部分?jǐn)?shù)據(jù)：板帶厚度和速度，通過速度來對帶鋼進(jìn)行跟蹤。因為速度在時間域上的積分等于位移，故而可將機架前測厚儀到輥縫之間的帶鋼長度分為幾段，然后測得每一個帶鋼段入口厚差的平均值，將其存入構(gòu)造的移位寄存器中，移位寄存器采用“先進(jìn)先出”的規(guī)則，當(dāng)速?度積分等于帶鋼段距離時，向移位寄存器發(fā)出一個布爾值的指令，將最前端的帶鋼段厚差彈出，這樣就可以準(zhǔn)確地進(jìn)行延時，進(jìn)而達(dá)到較好的控制效果。?

針對局限2，取各帶鋼段的平均厚度經(jīng)自學(xué)習(xí)后作為厚度基準(zhǔn)或在系統(tǒng)中采用傳遞函數(shù)為Ts/(Ts+1)的前置濾波器，不輸出信號中的直流分量。?

針對局限3，對前饋補償量進(jìn)行加權(quán)處理，減弱前饋補償?shù)膹姸龋ㄟ^犧牲補償?shù)木_性以換取可靠性。?

利用動態(tài)數(shù)組對帶鋼段進(jìn)行跟蹤和延時雖然能較為準(zhǔn)確地計算出輥縫處帶鋼的厚度，但它不是軋制過程帶鋼厚度跟蹤的全息描述并且靈活性差，因此也使得對軋制過程帶鋼厚度的數(shù)學(xué)分析受到限制。上述措施在一定程度上減少了板厚控制系統(tǒng)中前饋與反饋頻域作用范圍相互重疊，但未給出確定前饋控制頻域作用范圍的方法，相關(guān)控制參數(shù)也不能在線修改，這使得在實際應(yīng)用中無法對前饋濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計而只能憑借經(jīng)驗采取保守的濾波器參數(shù)。減弱前饋補償?shù)膹姸入m然能降低對瞬時速度測量精確性的要求，但它是以犧牲補償精確性為代價的。?

發(fā)明內(nèi)容