工学热轧机板带厚度不匀补偿的自动控制

1、热轧机板带厚度不匀补偿的自动控制Diego Alvarez Juan C. Alvarez Alberto B. D´ezJuan A. Gonz´alez Faustino ObesoDepartment of Electrical EngineringCentro de DesarrolloUniversity of Oviedo Aceralia Steel Co.Aceralia Steel Co.Viesques, Ed.2, 33204 Gij´on, Asturias, Spain33480 Avil´es, Asturias, Spain

2、摘要随着市场对热轧产品的需求日益增加，市场对产品的厚度，带钢宽度和平整度，材料力学性能和质量更好的功能的需求也越来越多。该项目旨在提高安塞乐集团现有的热连轧机的产量和质量。确切地说，本文介绍的是安塞乐集团的设计和不均衡厚度的实时热轧带钢双方补偿制度实施的监督系统。此设计是基于一个多变量过程模型，其估计上线使用的钢材测量数据参数。因此，一个计算机系统的开发，可以从工作中获得轧机的操作数据，可以自动修正AGC输出设备。以前这个任务是手动进行，并定期地由人工操作。因为它以视觉检测为基础，所以，这种手工校正是繁琐的而且容易出错。此外，该方法导致了输出带钢质量的提高，作为校正信号之前可以继续适用厚度不均

3、的影响是可见的。关键词热连轧机，板厚自动控制，系统识别，多变量系统1引言本文的目的是描述设计和完成一个对厚度不均的热轧带钢双方实时补偿的监管系统。该项目的目标是在一个现有的安塞乐集团【1】轧机的改进。设计是基于一个多变量过程模型，其估计上线使用的钢材测量数据参数。 热轧板的厚度从最初的约25厘米减少到为最终的1厘米，拉辊之间的热轧板在两条工作辊间平行移动，见图1。总的期望是实现减少一系列的传一 次传递，系统都要调整工作辊对目前的钢板线程卸载辊的差距。 图1当原材料被轧制时，为了使输出量保持在一定厚度范围，所以采用了AGC系统，AGC的修正实现了液压定位系统的使用。目前大部分采用了厚度自动控制系

4、统的厂商都在考虑双方的厚度均值问题。但是有一些因素可能产生厚度不均现象，诸如平板楔型材，导致了 轧板在滚动方向上很明显的偏差（例如拱或扫描缺陷板坯）。它甚至可以引起带钢精轧机的堵塞（下一条带钢轧机生产线）。这种不均，必须由工人手动的定期的进行补偿。这次修正是调整一个倾斜信号，图2 为了给每一个液压制动器产生一个不同的参考信号。这次手动修正是一项乏味而且很容易出错，因为它是以视觉检测为基础，他们把轧机建造的足够大，可以让人们看见来弥补偏差（操作室应与轧机保持60米的距离）图2本文介绍了一个项目旨在设计和研发一个计算机自动生成系统，从轧机操作数据中自动地生成了倾斜信号，我们的目标是提高带钢产量的质

5、量，作为校正信号在厚度不均影响之前持续地应用这一现象是显而易见的。第二节介绍了实际进程和建议的补偿制度。第三节叙述了轧制过程中的数学模型， 第四节详细阐述了调整和实时验证。第五节说明了实施细则，实验结果和结论。2板厚自动控制与不均匀补偿在热轧连板中，轧板厚度减少是由于拉动两条平行轧板间的距离。为了确保水平连轧生产线的正常运行，上部辊位置已被控制，而下部的备用轧机位置仅用一套楔子的方法来调整。在加热炉中，轧板到达连轧机之前，板达需达到一个均匀的温度（约1250oC）。轧板的减少可以获得的传球系列，两个清洁喷雾头和冷却每一块轧板，这种冷却可能会导致轧板的温度不均，这就意味这一种可变的硬度。当原材料

6、被轧制时，为了使输出量保持在一定的厚度范围，所以采用了AGC系统。AGC试图消除这些偏差，并将其分为两类：有关材料违规行为（输入厚度，板坯温度），或与设备（轧辊偏心，轧辊热变形，润滑支撑辊）。辊筒的位置是由AGC在负载辊的双方装置的两条快速液压定位系统参考计算的（南北双方）2图2。在工业方面，大部分经营AGC的厂商设计采用了单输入和单输出（SISO）的模型，考虑了厚度在双方的平均值。 AGC的修正通过使用一个独立控制器控制液压定位系统来实现的3，图3计算机控制系统。从每一台轧机变化的刻度显示上就能看到一个倾斜信号的形成，以补偿由气缸的滚动半径不均匀造成的缺陷。这是一个在不同方面上，不同位置信号

7、的固定的修正值。但是还有很多不均匀的因素，比如说，沿着横向的滚动方向进入的部均匀的厚度和硬度。他们是通过手动补偿一个倾斜信号，因而对没一个液压制动器产生不同的参考信号。在一个系统的发展中，自动考虑到不均的影响，出现以下选项：1现有游戏机中心失败补偿整个轧板中厚不均匀的影响时，他们是根据滚动立场标量模式使用在南北双方的变量的平均值。有人建议使用多变量控制器立场的基础上，在轧制过程多变量模型，将沿轧制方向横向厚度变化需要考虑4。它意味着一个新的完整的实验AGC的，一个复杂而费时的任务，可能会导致生产线停止安装。2要纠正一个倾斜的信号计算机为基础的实时控制的SISO的AGC工作。在这种方法中，一个多

8、变量模型将考虑南北双方之间的耦合。它可以用来计算连动控制作为液压传动器功能立场。一名观察员其中考虑到轧辊几何，几何板，轧制力量，液压致动器位置，计算一对即将离任的厚度估计板配置。逆观察员允许我们选择的力量和液压位置，取消了对缺陷的各种不平衡。通过使用两个表达式（逆观察员，并与部队和多变量模型给出液压位置关系）的控制器，可以计算出信号，必须倾斜被发送到的AGC，以取代人工操作（图3）。从实际角度来看这个选择是首选，因为它使易于安装和测试，而不会影响正在进行的生产系统。 图3 该控制系统必须纠正厚度不均匀缺陷而实际的AGC不检测。安塞乐在精轧机板的措施表明，两种最常见的热轧带材缺陷有：楔形缺陷：当

9、它存在之间，南北双方的板形辊由于一个不正确的立场或因非单位接收板的厚度差别。拱形缺陷：当北方的南两侧地带和长度各不相同，导致加沙地带的横向偏差。曲率半径作为这一缺陷的措施。n阶纠正这些不均的缺陷，该赔偿制度的行为就可以恢复为：1在首n - 1的推移，系统尝试实现一个扁平的盘，并且为了达到这个配置文件中传出不均厚度误差必须为零。2在最后一关，对迁入板楔形缺损的要低（这是以前的滚动传递的目的）。预期的目标是获得一个平等的经度在每一个方面，必须避免板曲率（见第弗吉尼亚州）。为了平衡双方的长条形，控制器试图在加沙地带实现双方平等的平均厚度值随着时间。这必须取消拱缺陷，同时保持较低的楔形形象。3 轧制模

10、型大家都知道，轧后钢板厚度，v，大于卸载辊缝，因为随着板变形产生的垂直力量大到足以引发的轧机机架的弹性变形，成比例的磨模量K。AGC工作是根据这从实测轧制力变形这一判断，以及随后的辊缝改正。也就是说，AGC的任务是生产加载辊缝，而冷轧板正在为拟派遣输出板的厚度。为了测量钢板厚度时，推出相当复杂。相反，厚度从滚动forcesfv = 估计，被称为Bisra gagemeter方程。大多数AGC系统是基于这个方程，从而导致带有一个平均值的调整器装置 5。图4 图5一个多变量模型，允许每一个真正的独立控制轧制双方4。这种模式应该考虑到：辊轧机和变形，液压伺服定位系统，但无系统，具有自主控制和钢板的机

11、械属性。其投入的滚动位置和滚动速度，其结果由液压致动器所产生的轧制力。在每边输出厚度估计与gagemeter方程，一个插值函数的集合提供了每一个点的板变形。完整的模型包括一个多变量的传递函数，它计算作为函数的液压执行器位置和变形轧制速度和观察员部队的有关措施和即将离任的厚度。该PMD（polinomial矩阵介绍）本转让功能承认以下参数化：存在:I,E,劳斯莱斯的惯性，轧材料的杨氏模量，密度和卷材从板和辊几何矩阵轧制速度，从上辊与向量辊positi双方组件矢量辊变形正常coordinateswhile厚度观察员可以表示为：在where(x)振荡的滚动功能中，(x)是cosenoidal线是连接

12、在各自的滚动位置。这个虚拟传感器使用的正常振荡功能q在每个气缸的位置滚动幅度。气缸的位置是直接衡量的，但必须遵守每一个瞬间的振荡幅度，作为部队的功能：矩阵F，二者双方的厚度根据振荡功能。从这个模型中，实时参数识别的实施，不仅要调整我们的具体模型厂，但为了获取未建模动态。请注意，尽管它很复杂，该模型是不完整的，因为有些简化被采用（v.gr.官方效果忽略）。4实时特性证明所选择的多变量轧机模型包括3 parameters()哪个必须在实时识别，以便赶上在轧板硬度和被轧板温度波动。这种实时识别过程也有助于捕捉该工厂的未建模动态的一部分。无花果树。 图4和5显示的结果就是 and 的证明程序，解释如下

13、。假设识别和控制必须在离散时间内完成，系统必须使用塔斯廷aproximation离散。由此产生的传递函数来赋予的表达式：存在：和的矩阵，由于离散表达每个板（缩小版）获得分组参数。这个方程（可以被压缩可以直接在每个时间内解决，以获取参数。但是，测量噪声和变形作为部队函数计算功能（估计不准确）迫使发展更可靠的鉴定进程。这个问题的研究，结果表明，非本地最低是至关重要的，因为他们取消了该模型的（无参数的方法是，如果在这个最低限额提高被困动态行为）。递归识别方法有这个地方被逮捕的危险极小，并且这种情况不允许的（递归方法的使用，他们将需要一个主管算法检查结果，发现当地最低的问题，并重置初始值的方法）。选定

14、的方案是一个连续的最小二乘估计的参数，使用最近一次获得的数据。不同时间窗进行了比较，最终选择是使用在过去10收购期间获得的数据。这一决定显示了噪声消除之间的妥协，对参数的不断变化，计算能力和需要。(4)这里该系统可实时解决使用误差最小的QR算法6图 6显示系统的仿真模型，根据多变量（使用在图所示的参数确定图4和5）。图 7显示了使用这个厚度误差计算观察员。图6 图75 表面缺陷自动校正他工作ACERALIA控制系统由它计算的立场表示执行器，以及一个人与运营商谁倾斜信号修改它的自动厚度控制（AGC）。这第二个信号是为了纠正厚度不均所造成的问题。经营者选择通过目视检查手段。由于这一事实，纠正只适用

15、于当一个板坯连铸连轧已完成，这是磨出来的。答：补偿方法为了避免厚薄不均的实际配置由于一个单输入单输出模式，新的控制器需要从板坯的厚度反馈。根据轧机模型，在时间t厚度是一个功能：从时间的位置，从 to t时间厚度 to （可使用厚度计算观察员）在方程系统这个结果：求解这些方程，使我们获得了价值，它必须被添加到实际倾斜的信号，以获取选定的厚度变化。为了解决这些问题，在价值（所需厚度不均）的需要，其中取消缺陷板坯观察。这两个生命周期分析机制来选择变量的选项有：1。如果主要问题是相关的不均配置文件，然后¢v必须为0，它试图取消它。2。如果最重要的问题来，由于形状缺陷，特别是拱形的缺陷，我们需

16、要获得一个配置文件之间的厚度和弯曲度的大小关系。如果板具有很少或没有楔，我们可以取消，通过控制轧辊的位置，实现沿钢铁板块横向轴固定通量拱缺陷。质量守恒定律，给我们的表达式：其中涉及与在即将离任的厚度每边经度剖面。为了避免缺陷的弯曲度，在每盘端经度必须相等：¢v必须满足的值：避免铸坯断面的曲率。B.结果与实现与数据采集卡的PC电脑已经安装在安塞乐集团收购板连接与磨机的传感器：双方轧制力，轧制速度和液压致动器在热连轧机1职位。这台计算机允许收购的1KHz的频率，只有2.5s不同信号之间的延迟的。由于噪音，所有的信号必须过滤与切比雪夫滤波器。数据分析表明，最大工作频率热连轧机的变量是为30

17、Hz。然后，频率为100Hz的控制过程选择的，并为确定过程为10Hz。厚度误差估计的实际控制人造成的显示图7。连续倾斜信号提出纠正这种偏差可以在图看到9。这次补偿导致了一个上线的厚度剖面，提高了离线校正实际操作应用的实时校正。参考文献1 Departamento de planificaci´on y recursos humanos de Ensidesa. Avil´es.,Tren Semicontinuo. Manual de instalaci´on., 1994.2 Departamento de planificaci´on y recursos humanos de Ensidesa. Avil´es.,Rougher control system software.3 C.C. Roberts, “Mechanical principles of rolling,” Iron and steel maker,October 1997 to February 1998.4 Lars M. Peder