[發(fā)明專利]非方板形控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112893480B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉宏民;宋明明;高心成;徐揚歡;汪永梅;王東城
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: B21B37/28
• 分類號: B21B37/28;G06F17/16
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 賈顏維

本發(fā)明提供了一種非方板形控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其包括：利用板形控制變形機理模型，計算控制系統(tǒng)的影響矩陣，求解系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，計算非方相對增益矩陣，分析各控制回路的耦合程度，制定非方板形控制系統(tǒng)的解耦策略；針對挑選出的非方控制回路應(yīng)用廣義逆解耦理論進行控制，分解并消除解耦控制器的不穩(wěn)定極點；制定中間輥竄輥影響系數(shù)變量模型；通過多項式擬合設(shè)計廣義逆?對角矩陣解耦的中間輥竄輥控制策略，計算中間輥竄輥最小調(diào)節(jié)量。本發(fā)明提高了系統(tǒng)的動態(tài)特性，減小了系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間，降低了中間輥竄輥的使用頻率和調(diào)節(jié)量，簡單實用且有效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金軋制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種針對非方板性控制系統(tǒng)的解耦及中間輥竄輥的解耦方法和控制策略的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

在冷軋帶鋼生產(chǎn)中，板形控制是一個重要的關(guān)鍵技術(shù)，如何建立實用的板形控制策略和模型一直是一個重大的科學(xué)技術(shù)難題。板形是冷軋帶材的重要質(zhì)量指標(biāo)，板形不良會對后部工序造成重要影響。目前，冷軋帶材大量采用六輥軋機軋制，板形在線調(diào)節(jié)手段有軋輥傾斜、工作輥對稱彎輥、工作輥非對稱彎輥、中間對稱輥彎輥、中間輥對稱竄輥等五種方式，板形通常采用一次、二次、三次、四次等四個板形分量表征。理論上，每種調(diào)節(jié)手段對各次板形分量都有影響，即存在板形控制的耦合問題。可見，板形控制系統(tǒng)是一個五輸入四輸出的耦合系統(tǒng)。

對于分量板形控制系統(tǒng)，多年來很多學(xué)者建立了板形解耦控制模型，如：“Transfer matrix methodofflatness control for strip mills”(《JournalofMaterials Processing Technology》2005,第166卷第2期：237-242)，“基于PSO-BP網(wǎng)絡(luò)的板形智能控制器”(《控制理論與應(yīng)用》2007,第27卷第4期：674-678)，“基于云自適應(yīng)差分和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的板形動態(tài)影響矩陣控制方法”(《計算機應(yīng)用》2012,第32卷第A02期：34-37)，“冷軋帶鋼板形控制機理智能協(xié)同調(diào)控模型”(《鋼鐵》，2017，52卷第7期：52-57)。然而，這些研究都只限于方形控制問題，截至目前為止，仍未見到對非方控制問題，即調(diào)節(jié)手段與板形分量的數(shù)目不相等，進行研究的相關(guān)文獻；同時，這些研究都僅限于系統(tǒng)的解耦，并未考慮中間輥竄輥的控制策略，而在實際軋制過程中，中間輥竄輥在線竄動越大、使用越頻繁，軋輥磨損越嚴(yán)重、使用壽命越低。因此尋求一種考慮解耦策略、中間輥竄輥模型及最小竄輥調(diào)節(jié)量和閾值的非方板形控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法是十分迫切且必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，綜合考慮各回路的耦合程度、解耦過程中的不穩(wěn)定因素、中間輥竄輥影響系數(shù)變化及中間輥竄輥約束條件，提出一種簡單實用的非方板形控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法。該方法包括利用板形控制變形機理模型，計算控制系統(tǒng)的影響矩陣，求解系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，計算非方相對增益矩陣，分析各控制回路的耦合程度，制定非方板形控制系統(tǒng)的解耦策略；針對挑選出的非方控制回路應(yīng)用廣義逆解耦理論進行控制，分解并消除解耦控制器的不穩(wěn)定極點；制定中間輥竄輥影響系數(shù)變量模型；通過多項式擬合設(shè)計廣義逆-對角矩陣解耦的中間輥竄輥控制策略，計算中間輥竄輥最小調(diào)節(jié)量。本發(fā)明提高了系統(tǒng)的動態(tài)特性，減小了系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間，降低了中間輥竄輥的使用頻率和調(diào)節(jié)量，簡單實用且有效。

本發(fā)明提供一種非方板形控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其包括以下步驟：

S1、制定非方板形控制系統(tǒng)的解耦策略：利用板形控制變形機理模型，計算控制系統(tǒng)的影響矩陣，求解系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，計算非方相對增益矩陣，分析各控制回路的耦合程度，挑選出需要解耦的回路，簡化控制系統(tǒng)設(shè)計，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11、利用板形控制變形機理模型，計算控制系統(tǒng)的影響矩陣C：

其中：c_ij表示影響矩陣C的第i行第j列影響系數(shù)，i＝1,2,3,4，j＝1,2,3,4,5；

S12、利用計算出的影響矩陣及系統(tǒng)的時間常數(shù)，求出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)：