專利名稱：一種新型的軋制過程自適應(yīng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬加工板帶產(chǎn)品軋制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型的過程控制道次自適應(yīng)計算方法，尤其是在線設(shè)定計算控制系統(tǒng)；同時，本發(fā)明還涉及一種板材軋制道次負荷分配方法。
背景技術(shù)：
金屬板材在軋制時，要將厚的板坯軋制成厚度較小的成品板材，由于軋機設(shè)備能力的限制，不能夠一次性軋制成型，需要往復(fù)軋制多次才能獲得最終的成品。每軋制一次稱為一個道次，每個道次都承擔一部分的厚度壓下量。計算機控制時，各個道次的壓下量分配稱為負荷分配，計算各道次壓下量分配的方法稱為負荷分配方法。在負荷分配計算時，可以獲得的物理量包括道次壓下量、軋制壓力、軋制力矩、軋機速度、彎輥力等。計算機控制系統(tǒng)要對整個軋制過程進行控制，對每個軋制道次進行高精度設(shè)定，以滿足產(chǎn)品質(zhì)量的精度要求。各道次設(shè)定的主要物理量包括軋制力、軋輥輥縫、軋制力矩、軋機速度、冷卻水量、除鱗水量、彎輥力等。一般情況下，計算系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)的板材品種、規(guī)格和坯料的規(guī)格，結(jié)合軋機的能力(電機的最大力矩和最大軋制壓力)，采用一定的計算方法，在軋鋼前，先給出軋制道次總數(shù)以及各道次的主要物理量的設(shè)定值，此時稱為預(yù)設(shè)定。預(yù)設(shè)定的物理量的數(shù)值要在軋制過程中，根據(jù)軋制的實際情況和溫度檢測數(shù)值，對預(yù)設(shè)定各物理量的數(shù)值進行動態(tài)修正，以獲得較好的控制效果。在軋制過程中，計算機需要根據(jù)前面已經(jīng)軋制過的道次情況和溫度檢測情況，對將要軋制道次的各設(shè)定物理量的數(shù)值進行修正，這種修正方式叫做道次的預(yù)測控制，也稱為道次間的自適應(yīng)控制。板材軋制時，道次間的自適應(yīng)控制主要通過溫度檢測，軋制壓力、軋輥輥縫、軋制力矩等的設(shè)定值和實際值的偏差實現(xiàn)。常規(guī)的方法是，根據(jù)前面道次的軋制壓力、輥縫、彎輥力等計算出實際的軋制出口厚度，根據(jù)厚度的變化量和溫度的檢測重新計算后面道次的設(shè)定值，此時不再改變道次的壓下量分配而只改變軋制力設(shè)定、力矩設(shè)定、輥縫設(shè)定、彎輥力設(shè)定等。在軋制預(yù)設(shè)定和道次間控制時，溫度是一個最為重要的因素，溫度的變化影響到軋制力設(shè)定、軋輥輥縫設(shè)定、力矩設(shè)定、速度設(shè)定、彎輥力設(shè)定等。目前的軋制預(yù)設(shè)定和道次間的自適應(yīng)控制都需要高精度的溫度測量值。特別是對性能要求高的一些板材，需要在一定溫度條件下進行控制軋制，溫度的偏差更容易造成產(chǎn)品的質(zhì)量偏差，產(chǎn)生較大的尺寸偏差和性能偏差。在實際生產(chǎn)中，一方面往往由于冷卻水、氧化物皮等眾多因素的影響，溫度檢測儀表很難給出真實的板材變形溫度數(shù)值；另一方面，即便是板材表面沒有冷卻水、氧化物皮等，溫度檢測儀表也只能檢測出板材表面的溫度，由于表面溫度與內(nèi)部溫度有較大的差異，檢測儀表幾乎不能確定真正的板材變形溫度，這兩種情況都會產(chǎn)生較大的溫度偏差，從而影響到各道次的軋制壓力、軋輥輥縫、軋制力矩、彎輥力等的設(shè)定精度，進而影響到最終的產(chǎn)品質(zhì)量。目前的道次間自適應(yīng)技術(shù)一是需要高精度的溫度檢測，二是自適應(yīng)的物理量是軋制壓力、輥縫、軋制力矩、彎輥力，沒有道次間溫度的自適應(yīng)計算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提出了一種新的方法，建立了溫度預(yù)測計算模型，解決了溫度檢測儀表帶來的誤差問題，建立了溫度自適應(yīng)計算方法。根據(jù)預(yù)測的溫度直接采用負荷分配算法重新計算剩余道次的負荷分配，動態(tài)地修正各道次的壓下量，獲得高精度的控制質(zhì)量。對于固定的生產(chǎn)線，其軋機設(shè)備系統(tǒng)是固定的，電機系統(tǒng)和軋機本體的力能參數(shù)都是固定的，軋制單塊板材時，板材的坯料和成品的尺寸是固定的，性能要求也是固定的。整個軋制過程波動最大、最活躍的因素就是溫度，溫度影響到軋制壓力、軋制力矩，最終影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備系統(tǒng)的利用率。本發(fā)明采用了以下方法，獲得真實的變形溫度。軋制壓力是板材寬度、板材的入口厚度、板材的出口厚度、板材的溫度、軋機速度、軋輥半徑的函數(shù)，可以寫作:
權(quán)利要求
1.一種新型的軋制過程自適應(yīng)控制方法，用于金屬加工板帶產(chǎn)品在線規(guī)程設(shè)定計算控制系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括實際軋制力檢測、實際電機力矩檢測、設(shè)備力能參數(shù)、板坯規(guī)格參數(shù)、產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)、性能參數(shù)、電機力矩偏差計算模塊、軋制力偏差計算模塊、規(guī)程預(yù)計算模塊、軋制力偏微分矩陣計算模塊、電機力矩偏微分矩陣計算模塊、入口溫度調(diào)整計算模塊、規(guī)程計算模塊、規(guī)程保存模塊: 所述實際軋制力檢測，使用油壓傳感器或測壓頭傳感器測量實際軋制力； 所述實際電機力矩檢測，從電機傳動系統(tǒng)獲得實際電機力矩； 所述設(shè)備力能參數(shù)，體現(xiàn)了生產(chǎn)設(shè)備的機械性能； 所述板坯規(guī)格參數(shù)，包括板坯的尺寸、出爐溫度、鋼種規(guī)格等信息； 所述產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)，包括產(chǎn)品的尺寸、終軋溫度等信息； 所述性能參數(shù)，包括產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝特殊要求、產(chǎn)品質(zhì)量要求等信息； 所述電機力矩偏差計算模塊，可以計算前面道次中設(shè)定電機力矩與實際電機力矩的偏差; 所述軋制力偏差計算模塊，可以計算前面道次中設(shè)定軋制力與實際軋制力的偏差；所述規(guī)程預(yù)計算模塊:可根據(jù)設(shè)備力能參數(shù)、板坯規(guī)格參數(shù)、產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)和性能參數(shù)，預(yù)計算出軋制規(guī)程； 所述軋制力偏微分矩陣計算模塊，根據(jù)預(yù)計算軋制規(guī)程，計算出軋制力偏微分矩陣； 所述電機力矩偏微分矩陣計算模塊，根據(jù)預(yù)計算軋制規(guī)程，計算出電機力矩偏微分矩陣； 所述入口溫度調(diào)整計算模塊，根據(jù)電機力矩偏差、軋制力偏差、電機力矩偏微分矩陣和軋制力偏微分矩陣，計算出鋼板入口溫度的調(diào)節(jié)量； 所述規(guī)程計算模塊，根據(jù)入口溫度調(diào)整計算模塊的結(jié)果，對預(yù)計算的軋制規(guī)程進行修正； 所述規(guī)程保存模塊，可保存軋制規(guī)程，用于后續(xù)道次的自適應(yīng)控制方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋制過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于:不依賴溫度檢測儀表，可通過軋制力和電機力矩等計算出軋件內(nèi)部溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋制過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于:軋制規(guī)程的第一個道次，本方法不對軋制規(guī)程進行調(diào)節(jié)；從軋制規(guī)程的第二道次開始，本方法可實現(xiàn)軋制規(guī)程的滾動優(yōu)化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋制過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于:在軋制規(guī)程的中前期，影響溫度調(diào)節(jié)量的主導(dǎo)因素是電機力矩偏差；在軋制規(guī)程的后期，影響溫度調(diào)節(jié)量的主導(dǎo)因素是軋制力偏差。
5.一種利用權(quán)利要求1至4任意一項所述的軋制過程自適應(yīng)控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A、根據(jù)設(shè)備力能參數(shù)、 板坯規(guī)格參數(shù)、成品規(guī)格參數(shù)、性能參數(shù)等進行預(yù)計算，獲取預(yù)計算的各物理量矩陣； 步驟B、根據(jù)步驟A計算出的各物理量矩陣計算出相應(yīng)的軋制力偏微分矩陣； 步驟C、根據(jù)步驟A計算出的各物理量矩陣計算出相應(yīng)的電機力矩偏微分矩陣； 步驟D、獲取軋制過程前兩道次的軋制力實測值和電機力矩實測值；步驟E、分別計算出前兩道次的軋制力偏差和電機力矩偏差，并據(jù)此計算出前兩道次的溫度偏差調(diào)節(jié)量； 步驟F、根據(jù)步驟E的結(jié)果計算本道次入口溫度調(diào)節(jié)量； 步驟G、根據(jù)步驟F的結(jié)果計算本道次入口溫度； 步驟H、根據(jù)步驟G的計算結(jié)果和板材當前厚度重新計算軋制規(guī)程，并得到對應(yīng)的預(yù)計算的各物理量矩陣、軋制力偏微分矩陣、電機力矩偏微分矩陣，用于下一道次的自適應(yīng)控制； 步驟1、重復(fù)步驟D至步驟H的過程，直到乳制完成。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種新型的過程控制道次自適應(yīng)計算方法，該方法屬于金屬加工板帶產(chǎn)品軋制技術(shù)領(lǐng)域，用于在線規(guī)程設(shè)定計算控制系統(tǒng)。該方法首先計算出軋制力和電機力矩的偏微分矩陣，利用前面道次的軋制力偏差和電機力矩偏差，計算出軋件的真實溫度，然后根據(jù)該入口溫度動態(tài)修正軋制規(guī)程。本發(fā)明通過理論計算成功預(yù)測軋件溫度，提高了軋制規(guī)程的設(shè)定精度，可有效地改善產(chǎn)品的精度指標。
文檔編號B21B37/52GK103100564SQ20111035378
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者王 琦, 羅文濤, 王健, 楊雁青 申請人:上海優(yōu)控科技有限公司