專利名稱：冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板帶冷軋領(lǐng)域，尤其涉及一種冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)冷軋帶鋼幾何形狀的要求越來(lái)越高，因此，邊緣降成為冷軋帶鋼的重要質(zhì)量指標(biāo)。冷軋帶鋼的邊緣降直接影響到下游行業(yè)的生產(chǎn)率、成材率和成本的高低以及產(chǎn)品的外觀，因此，在冷軋生產(chǎn)中采用邊緣降自動(dòng)控制技術(shù)，從而提高帶鋼邊緣降指標(biāo)。冷連軋機(jī)是冶金行業(yè)中最復(fù)雜、自動(dòng)化程度最高、精度要求最嚴(yán)的裝備之一，它在一定程度上代表了鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展的水平。目前，冷連軋機(jī)對(duì)于帶鋼軋制方向上的厚度偏差已經(jīng)能夠進(jìn)行有效控制。隨著節(jié)約物質(zhì)資源與能源日益成為全球的發(fā)展趨勢(shì)，用戶對(duì)板帶材的橫向厚度精度要求的日益苛刻，邊緣降控制成為冷連軋機(jī)控制發(fā)展的新階段，優(yōu)化冷連軋機(jī)邊緣降自動(dòng)控制參數(shù)，對(duì)于提高冷連軋機(jī)的邊緣降控制能力具有非常重要的意義。冷連軋機(jī)邊緣降自動(dòng)控制原理為首先，根據(jù)測(cè)量到的邊緣降實(shí)際值信號(hào)得到邊緣降偏差，然后，邊緣降偏差乘以增益系數(shù)，得到邊緣降執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整量，最后，邊緣降執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而達(dá)到消除邊緣降偏差的目的。其中，邊緣降自動(dòng)控制的增益系數(shù)決定了邊緣降執(zhí)行機(jī)構(gòu)消除邊緣降偏差的動(dòng)態(tài)效果?，F(xiàn)有的冷連軋機(jī)邊緣降自動(dòng)控制方法采用在線試驗(yàn)的方法或者保守原則將邊緣降自動(dòng)控制的增益系數(shù)設(shè)置為某一常數(shù)。該增益系數(shù)的設(shè)定可以保證軋制過(guò)程的穩(wěn)定性，但是不能獲得最佳的邊緣降控制效果。現(xiàn)有的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法的基本控制思想如下將測(cè)量到的邊緣降實(shí)際值信號(hào)減去邊緣降目標(biāo)值，得到操作側(cè)邊緣降偏差以及傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差；將操作側(cè)邊緣降偏差乘以上工作棍竄動(dòng)增益系數(shù)，該增益系數(shù)為常數(shù)，從而得到機(jī)架上工作輥竄動(dòng)的調(diào)整量；將傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差乘以下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)，該增益系數(shù)為常數(shù)，得到機(jī)架下工作輥竄動(dòng)的調(diào)整量；將調(diào)整量輸出到冷連軋機(jī)機(jī)架控制單元，改變冷連軋機(jī)出口帶鋼邊緣降大小。圖1揭示了現(xiàn)有的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，參考圖1所示，現(xiàn)有的方法包括如下的步驟S101.開(kāi)始。S102.每個(gè)控制周期獲取帶鋼的邊緣降偏差信號(hào)；S103.獲取操作側(cè)邊緣降偏差及傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差；S104.設(shè)定邊緣降自動(dòng)控制的增益系數(shù)為常數(shù)；S105.操作側(cè)邊緣降偏差乘以上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)，該增益系數(shù)為常數(shù)，從而得到上工作輥竄動(dòng)調(diào)整量；傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差乘以下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)，該增益系數(shù)為常數(shù)，從而得到下工作輥竄動(dòng)調(diào)整量；S106.將調(diào)整量輸出到機(jī)架控制單元；
S107.結(jié)束。上述的控制方法中，由邊緣降自動(dòng)控制調(diào)試工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者采用試驗(yàn)的方法整定出上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)，增益系數(shù)的整定優(yōu)先保證冷連軋機(jī)在軋制過(guò)程中的穩(wěn)定性，不會(huì)引起帶鋼跑偏、斷帶，但是，容易造成邊緣降自動(dòng)控制的動(dòng)態(tài)效果欠佳，從而降低整個(gè)鋼卷長(zhǎng)度方向上成品帶鋼邊緣降質(zhì)量。因此，邊緣降自動(dòng)控制的關(guān)鍵在于如何整定系統(tǒng)的增益系數(shù)，使之既滿足軋制穩(wěn)定性的要求，又能達(dá)到理想的動(dòng)態(tài)控制效果，從而提高整個(gè)鋼卷長(zhǎng)度方向上成品帶鋼邊緣降質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種按照穩(wěn)定性指標(biāo)在線優(yōu)化邊緣降自動(dòng)控制增益系數(shù)的方法。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，包括如下的步驟獲取帶鋼的邊緣降偏差；根據(jù)邊緣降偏差計(jì)算操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差；根據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差計(jì)算穩(wěn)定性指標(biāo)；基于穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)；根據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到上工作輥竄動(dòng)調(diào)整量；根據(jù)傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到下工作輥竄動(dòng)調(diào)整量。在一個(gè)實(shí)施例中，獲取帶鋼的邊緣降偏差包括如下的步驟測(cè)量帶鋼的邊緣降數(shù)據(jù)，得到實(shí)測(cè)邊緣降數(shù)據(jù)；對(duì)實(shí)測(cè)的邊緣降數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理，得到平滑實(shí)測(cè)邊緣降數(shù)據(jù)；計(jì)算平滑實(shí)測(cè)邊緣降數(shù)據(jù)與目標(biāo)邊緣降數(shù)據(jù)的差，得到邊緣降偏差。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差計(jì)算穩(wěn)定性指標(biāo)包括計(jì)算上工作輥竄動(dòng)的穩(wěn)定性指標(biāo)和下工作輥竄動(dòng)的穩(wěn)定性指標(biāo)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)包括計(jì)算上工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)；計(jì)算下工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)；根據(jù)上工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)和上工作輥竄動(dòng)穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)；根據(jù)下工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)。本發(fā)明的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法將增益系數(shù)設(shè)為與穩(wěn)定性指標(biāo)成正比。穩(wěn)定性指標(biāo)設(shè)定為一定取值范圍，該取值范圍能夠保證冷連軋機(jī)軋制穩(wěn)定。其中，穩(wěn)定性指標(biāo)數(shù)值越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越差，但是，邊緣降控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)越快。當(dāng)邊緣降偏差過(guò)大或者邊緣降偏差有增加趨勢(shì)，增大穩(wěn)定性指標(biāo)數(shù)值，從而能夠做到快速消除邊緣降偏差；當(dāng)邊緣降偏差較低或者邊緣降偏差有降低趨勢(shì)，降低穩(wěn)定性指標(biāo)數(shù)值，從而將邊緣降偏差穩(wěn)定地控制在允許范圍內(nèi)。采用本發(fā)明的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，既保證冷連軋機(jī)軋制穩(wěn)定，又提高了帶鋼的邊緣降質(zhì)量。本發(fā)明的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法中的增益系數(shù)隨著邊緣降偏差的變化進(jìn)行在線優(yōu)化，而現(xiàn)有方法中的增益系數(shù)是常數(shù)，與邊緣降偏差無(wú)關(guān)。


圖1揭示了現(xiàn)有技術(shù)中的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法的流程圖；圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法的流程圖。
圖3揭示了應(yīng)用本發(fā)明的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法的冷連軋機(jī)的控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法的實(shí)現(xiàn)流程。
具體實(shí)施例方式參考圖2所示，本發(fā)明揭示了一種冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，包括如下的步驟S201.獲取帶鋼的邊緣降偏差。S202.根據(jù)邊緣降偏差計(jì)算操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差。S203.根據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差計(jì)算穩(wěn)定性指標(biāo)。S204.基于穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)。S205.根據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到上工作輥竄動(dòng)調(diào)整量。S206.根據(jù)傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到下工作輥竄動(dòng)調(diào)整量。步驟S201中，獲取帶鋼的邊緣降偏差通過(guò)下述的過(guò)程實(shí)現(xiàn)測(cè)量帶鋼的邊緣降數(shù)據(jù)，得到實(shí)測(cè)邊緣降數(shù)據(jù)；

對(duì)實(shí)測(cè)的邊緣降數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理，得到平滑實(shí)測(cè)邊緣降數(shù)據(jù)；計(jì)算平滑實(shí)測(cè)邊緣降數(shù)據(jù)與目標(biāo)邊緣降數(shù)據(jù)的差，得到邊緣降偏差。步驟S202中，根據(jù)邊緣降偏差計(jì)算操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差實(shí)現(xiàn)如下計(jì)算操作側(cè)邊緣降偏差為操作側(cè)邊緣降偏差a: = Xos ；其中Xtjs表示靠近帶鋼操作側(cè)位置處的邊緣降偏差；計(jì)算傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差為傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差a2 = Xds ；其中Xds表示靠近帶鋼傳動(dòng)側(cè)位置處的邊緣降偏差。步驟S203中，根據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差計(jì)算穩(wěn)定性指標(biāo)包括計(jì)算上工作輥竄動(dòng)的穩(wěn)定性指標(biāo)和下工作輥竄動(dòng)的穩(wěn)定性指標(biāo)。上工作輥竄動(dòng)的穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算為Λ" (aI ) = ^Tmm + Pl ~^-+Υ\ -~^(Λ-max ~ mm)
aIm^aIm其中Aa1為操作側(cè)邊緣降偏差的變化量,為當(dāng)前控制周期的操作側(cè)邊緣降偏差減去上一控制周期的操作側(cè)邊緣降偏差；β I為操作側(cè)邊緣降偏差的加權(quán)系數(shù)、Y !為操作側(cè)邊緣降偏差變化量的加權(quán)系數(shù)，> O、Y1 > O、^1+Y1 = 1.0。在實(shí)際工程中，取值為O. 8、Y1取值為O. 2。alm為操作側(cè)邊緣降偏差的取值范圍，alm > O ；Δ alm為操作側(cè)邊緣降偏差變化量的取值范圍，Δ alm > O ;其中，當(dāng)ai > alm,則取 B1 = alm ;當(dāng) B1 < _alm,則取 B1 = _alm ；當(dāng)Δ ai > Δ alm,則取 Aa1= Δ alm ;當(dāng) Δ ai < _ Δ alm,則取 Δ ai = _ Δ alm ;
操作側(cè)邊緣降偏差的加權(quán)系數(shù)β !大于操作側(cè)邊緣降偏差變化量的加權(quán)系數(shù)Y 10下工作輥竄動(dòng)的穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算為
權(quán)利要求
1.一種冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于，包括 獲取帶鋼的邊緣降偏差； 根據(jù)所述邊緣降偏差計(jì)算操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差； 根據(jù)所述操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差計(jì)算穩(wěn)定性指標(biāo)； 基于穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)； 根據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到上工作輥竄動(dòng)調(diào)整量； 根據(jù)傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到下工作輥竄動(dòng)調(diào)整量。
2.如權(quán)利要求1所述的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于，獲取帶鋼的邊緣降偏差包括 測(cè)量帶鋼的邊緣降數(shù)據(jù)，得到實(shí)測(cè)邊緣降數(shù)據(jù)； 對(duì)實(shí)測(cè)的邊緣降數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理，得到平滑實(shí)測(cè)邊緣降數(shù)據(jù)； 計(jì)算平滑實(shí)測(cè)邊緣降數(shù)據(jù)與目標(biāo)邊緣降數(shù)據(jù)的差，得到邊緣降偏差。
3.如權(quán)利要求1所述的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述邊緣降偏差計(jì)算操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差包括 計(jì)算操作側(cè)邊緣降偏差為 操作側(cè)邊緣降偏差S1 = Xos ； 其中Xtjs表示靠近帶鋼操作側(cè)位置處的邊緣降偏差； 計(jì)算傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差為 傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差a2 = Xds ； 其中Xds表示靠近帶鋼傳動(dòng)側(cè)位置處的邊緣降偏差。
4.如權(quán)利要求3所述的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差計(jì)算穩(wěn)定性指標(biāo)包括 計(jì)算上工作輥竄動(dòng)的穩(wěn)定性指標(biāo)和下工作輥竄動(dòng)的穩(wěn)定性指標(biāo)； 其中上工作輥竄動(dòng)的穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算為
5.如權(quán)利要求4所述的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于，基于穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)包括 計(jì)算上工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)； 計(jì)算下工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)； 根據(jù)上工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)和上工作輥竄動(dòng)穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)； 根據(jù)下工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于， 上工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)1 與下工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)Km相等； 上工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)1 與下工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)Km計(jì)算為 其中T為控制周期； τ為邊緣降測(cè)量滯后時(shí)間。
7.如權(quán)利要求6所述的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于，邊緣降測(cè)量滯后時(shí)間τ計(jì)算為 V1 V2 V3 V4 V5 其中L1為冷連軋機(jī)的第一機(jī)架與第二機(jī)架之間的距離； L2為冷連軋機(jī)的第二機(jī)架與第三機(jī)架之間的距離； L3為冷連軋機(jī)的第三機(jī)架與第四機(jī)架之間的距離； L4為冷連軋機(jī)的第四機(jī)架與第五機(jī)架之間的距離； L5為冷連軋機(jī)的第五機(jī)架與邊緣降儀之間的距離； V1 V5分別表示第一 第五機(jī)架的出口帶鋼速度。
8.如權(quán)利要求6所述的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于，邊緣降測(cè)量滯后時(shí)間τ計(jì)算為 其中V5為第五機(jī)架的出口帶鋼速，V5通過(guò)測(cè)量獲得； 第一 第四機(jī)架的出口帶鋼速度V1 V4可以通過(guò)秒流量平衡方程算出Hl1V1 = Hl2V2 = Hl3V3 = Hl4V4 = Hl5V5 ; 其中Hl1 Hl5分別為表示第一 第五機(jī)架的出口帶鋼厚度設(shè)定值。
9.如權(quán)利要求6所述的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于，根據(jù)上工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)和上工作輥竄動(dòng)穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)和根據(jù)下工作輥竄動(dòng)基本增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)包括 上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)kT和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)kB計(jì)算為
10.如權(quán)利要求9所述的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，其特征在于，據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到上工作輥竄動(dòng)調(diào)整量和根據(jù)傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到下工作輥竄動(dòng)調(diào)整量包括 上工作輥竄動(dòng)調(diào)整量計(jì)算為 Δ Sj - 1 τ&ι ; 下工作輥竄動(dòng)調(diào)整量計(jì)算為 Λ Sb — kBa2 ο
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法，包括如下的步驟獲取帶鋼的邊緣降偏差；根據(jù)邊緣降偏差計(jì)算操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差；根據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差計(jì)算穩(wěn)定性指標(biāo)；基于穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)；根據(jù)操作側(cè)邊緣降偏差和上工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到上工作輥竄動(dòng)調(diào)整量；根據(jù)傳動(dòng)側(cè)邊緣降偏差和下工作輥竄動(dòng)增益系數(shù)得到下工作輥竄動(dòng)調(diào)整量。本發(fā)明的冷連軋機(jī)邊緣降的控制方法將增益系數(shù)設(shè)為與穩(wěn)定性指標(biāo)成正比。穩(wěn)定性指標(biāo)設(shè)定為一定取值范圍，該取值范圍能夠保證冷連軋機(jī)軋制穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B21B37/16GK103056169SQ20111032393
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者徐江華, 王康健, 李山青, 李紅梅, 崔敏 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司