前期报告 冷连轧AGC.doc

河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告河北工业大学城市学院2016届本科毕业设计（论文）前期报告毕业设计（论文）题目：预估补偿控制在冷连轧厚度控制的应用专业（方向）：自动化 内容要求：（阐述工作过程，遇到的问题、解决问题的方法、效果、启示，任务书要求进度完成情况；毕业论文的前期报告要求提交文献综述）文献综述 冷轧薄板的生产中，带钢的质量是非常重要的。除了表面质量以及钢材本身的性能以外，最重要的就是带钢的规格。无论是直接出售的冷硬卷还是供给下道工序继续加工的镀锌和连退用卷， 对于带钢规格的要求都是十分严格的。其中厚度是冷轧板带最主要的尺寸质量指标之一。现代化的冷连轧引入了厚度控制AGC系统，对于实际生产中最终产品的厚度控制起到了重大作用。在实际生产中，凡是影响轧制压力、原始辊缝和油膜厚度等因素都将对实际板带轧出厚度产生影响。温度的波动、张力的变化、速度的变化、辊缝的变化以及来料的厚度和机械性能的波动都会引起厚度发生波动。 板厚控制技术及其理论的发展经历了由粗到细，由高到低的发展过程。20世纪30年代以前，近代轧制理论处于孕育萌生期。20世纪3060年代，是轧机的常规自动调整阶段。该阶段中轧制理论的发展和完善为板带轧机的厚度控制奠定了基础。同时随着自动调节理论和技术的发展，并逐步应用于轧制过程，使轧机的控制步入了常规模拟式调节的自动控制阶段。20世纪6080年代，进入计算机控制阶段；60年代中期出现了热连轧机发展的鼎盛时期；60年代后期，逐步过渡到以计算机设定和微机进行DDC过程控制阶段；70年代起，液压厚控技术的应用使厚度控制技术发生了重大变革。20世纪80年代到现在，厚度控制向着大型化、高速化、连续化的方向发展，成为厚度控制技术发展的新阶段。这一阶段已将厚度控制的全过程溶入计算机网络控制的自动化级和基础自动化级。 现阶段，经过改进的传统轧制技术与最新的智能控制技术相结合，特别是现代可逆冷连轧技术与人工智能包括神经网络技术和模糊控制技术的结合在有色金属轧制加工业中应用己取得了一定的技术成果。计算机技术和人工智能控制技术的发展并应用于轧制过程控制中己呈现出了一种新的趋势，并不断的发展完善。国内外高等院校和科研机构在这方面己做了很大的研究工作，取得了重要的科研成果，但在实际应用上仍然存在许多困难和不足。学习和吸收国外科研工作者已经取得的先进的控制技术和成功的研究成果，并在传统自动厚度控制的基础上做改进工作，开发研制出具有国际先进轧制工艺水平的新型薄板带轧机和控制策略已成为我国板带材轧制工艺的关键所在。 厚度控制系统 冷轧时厚度自动控制的基本控制思想就是通过压下装置、轧制速度、开卷速度和卷取速度的控制来实现。 在冷连轧机组上厚度自动控制一般都是先在第一机架采用压下进行厚度的粗调，以消除大部分厚度差，而后在末架用张力进行精调，即以消除原料厚度偏差，建立保持秒流量体积恒定的初始条件，再由机架间张力调节系统，消除张力波动，维持各个机架厚度分配，保证秒流量恒定的基本原理进行工作。 厚度精度是考核薄板质量的重要指标之一，厚度自动控制简称为AGC（Automatic Gauge Control）,是现代化冷轧薄板生产中实现高精度轧制的重要手段。冷连轧带钢薄板厚度自动控制AGC系统的控制目的是为了获得带钢纵向厚度的均匀性。目前，随着汽车、电气设备等工业部门对产品质量要求的不断提高，厚度自动控制已经成为现代化板带生产中不可缺少的组成部分。厚度自动控制是通过测厚仪或传感器对钢带实际厚度连续地进行测量，并根据实测值与给定值比较得出的偏差信号，借助检测控制回路和装置或计算机功能程序，改变压下位置，张力、轧制速度或金属秒流量等，把厚度控制在允许偏差范围内的调节方法。将制品的厚度自动控制在一定尺寸范围之内的一同称为厚度自动控制系统，简称为AGC（Auto Gauge Control）。在AGC系统中，由于测厚仪与轧机之间须保持一定的距离，所以造成检测信号与控制操作之间存在较大的时间差一纯滞后时间，所以，AGC厚度控制系统属于一个典型的延迟系统。工程实践表明，当过程控制系统存在大纯延迟环节时，会使系统的闭环特征方程包含纯延迟因子，这必然导致系统的稳定性降低。 冶金工业生产过程大多是含纯滞后，对于时滞过程，由于滞后的影响，使得被调量不能及时控制信号的动作，控制信号的作用只有在延迟以后才能反映到被调量 ；另一方面，当对象受到干扰而引起被调量改变时，控制作用不能立即对干扰产生抑制作用.这样，含有纯滞后环节的闭环控制系统必然存在较大的超调量和较长的调节时间。因此纯滞后对象也成为很难控制的问题。由于纯滞后过程是一类复杂的过程， 所以它的控制问题一直是困扰着自动控制和计算机应用领域的一大难题。减少控制过程的纯滞后时间的主要措施主要有：从硬件出发，提高测试设备的响应速度和测试性能，使出口测厚仪在最短的时间内测试出出口厚度偏差值，并快速反应到信号传输通道；加快信号传输通道的传输功能，使偏差信号在通道内的传输时间减少。从软件出发，采用智能控制策略和方法，避免偏差信号的迟延滞后。在工业过程控制中，对纯时间滞后补偿的控制方法比较多，如自适应极点配置自校正方法，自适应模糊控制器的方法等。Smith预估补偿 Smith预估器来控制含有纯滞后环节的对象，从理论上解决了纯滞后系统的控制问题。随着计算机的发展，可以很方便的实现纯滞后补偿。自从Smith预估器理论的提出后，国内外科研工作者不断深入研究探讨，结合现代控制理论提出了很多改进的Smith预估控制器理论，在现代控制工程中得到广泛应用。 从理论上分析,Smith预估器可以完全消除时滞的影响,成为一种对线性、时不变和单输入单输出时滞系统的理想控制方法。但Smith预估器需要确定被控对象的精确数学模型,当预估模型和实际对象不匹配时，控制效果较差当对象参数变化范围较大时,Smith预估器将完全失效，甚至不及常规控制方法对于干扰的控制效果很差，这些问题影响了Smith预估器在实际应用中的控制性能。 Smith预估器对模型误差十分敏感，增益预估自适应纯滞后补偿控制器,在Smith预估控制的基础上，采用系统输出的变化率与预估器输出变化率之比来辨识被控对象增益的变化趋势，在线修正控制器和预估模型增益，用来实现动态增益预估自适应，并利用实际输出与理想模型输出之比，在线修正控制器增益，用来实现理想增益自适应,从而保证系统总增益恒定，实现期望的系统性能指标1。根据文献记载，模糊控制、自适应及Smith预估控制的优点综合在一起提出了模糊自适应预估控制，显示了Smith预估控制的新的生命力。基于Elman网络补偿模型的Smith预测控制问题，采用互补建模方法对被控对象进行建模，可以通过Elman网络拟合机理模型的模拟误差，并对其进行补偿，利用神经网络的非线性拟合能力，对纯滞后环节精确建模,完全抵消该环节对控制品质及系统稳定性的不利影响，Smith预测控制也可以用于模型不易精确确定的系统2。我打算用这种Smith预估补偿来解决AGC系统的滞后问题，从而改善系统的稳定性。参考文献：1宋文宇 鞍钢厚板厂液压AGC系统分析，鞍钢技术，1995,(10):35402王越，高毅，林彬 冷轧板厚度的自动控制J 鞍钢技术，2006,(1):36一383李静,翟海龙,叶利峰,廖华晨.基于自抗扰控制的秒流量AGC研究J 武汉科技大学学报,2013（02）4丁修笙 轧制过程自动化M 北京：冶金工业出版社,20055朱培燕.轧钢机 中一种厚度鲁棒控制的研究D 沈阳 ：沈阳工业业大学，20066周旭东，王国栋 小脑模型CMAC前馈反馈AGC学习控制J 轧钢，1998.7:438-4427郭剑飞，刘翠红，张浩，孙杰，张浩宇 首钢京唐酸轧机组厚度控制策略分析与应用J 材料与冶金学报，2012（02）8王益群,杨阳,陈刚. 冷带轧机板厚自动控制系统J 重型机械. 2011(04)9本钢集团 PLTCM第三轮谈判电气部分技术总结，200310孙孟辉,王益群 冷带轧机液压AGC系统板厚控制策略研究J 液压与气动. 2010（10）11H.Watanaba,N.Takahaski.Control Equations for Dynamic Characteristics of Cold Rolling Tandem Mills.Iron and Steel Engineer Year Book,1974,(3):91-9612OsearC,FranciseoD,Cruz L.Smith Predictor based-sliding mode controller for integrating Process with elevated deadtimeJ.ISATransactions,2004,43(12)13尹利德，徐浩，赵向新，岳敏霞 AGC厚度控制系统及其在1250热卷板生产线的应用J 河北冶金，2012（05）14Rajani K.Mudi,Nikhil.A robust self-tuning seheme for PI一 and PD一type fuzzy controllers. IEEE Transactions on Fuzzy Systems,7(1):2-1515朱培燕，梁中华 AGC控制技术及其发展趋势J 辽宁科技学院学报，2006,8(1):20一2116葛还顺，余万明 液压伺服系统在热轧板带自动厚度控制中的应用J 冶金动力，2004,(5):83-8517M.Morel.QualityControlandProduetionOPtimizationinPlateMillsUsingHydroPlateSystemJ.IronandSteelEngineer，1984，(5):48-5318郑岗 一种新型液压轧机厚度计算机控制系统J 重型机械，2001,(6):11-1519R.M.Guo. Evaluation of Dynamic Characteristic of HAGC System.J.Iron and Steel Engineer,1991,(7):52-6120Shigeru Hish