專利名稱：一種冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冷軋帶鋼技術領域，具體地，是一種冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)。
背景技術：
隨著國內外裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，下游用戶對冷軋帶鋼產品的板形質量要求也日益增高，特別是對于高檔汽車和高端IT產品制造等行業(yè)。于是，冷軋帶鋼板形質量業(yè)已成為考核帶鋼產品的主要技術指標之一。從控制技術角度來講，冷軋帶鋼板形控制技術是一項融合工藝、設備、液壓、控制和計算機等若干學科知識、控制系統(tǒng)參數間互相耦合的高度復雜技術。國內外各大鋼鐵聯(lián)合企業(yè)和研究機構投入了大量的人力、物力和財力來研發(fā)提高板形控制精度的方法和技術，以期增強鋼鐵企業(yè)的核心技術和市場競爭力。冷軋生產過程中，軋制力會受到帶鋼的變形抗力、來料厚度、摩擦因數以及前后張力分布等諸多因素的影響而發(fā)生變化。與此同時，冷軋帶鋼自動厚度控制(AGC)系統(tǒng)為了克服軋輥熱膨脹、軋輥磨損等無法精確預知因素所產生的不利影響，需要不斷的調整輥縫分布，從而導致了軋制力在較大范圍內發(fā)生變化。軋制力的變化會影響到工作輥的彈性變形，從而影響到所軋帶鋼的板形。極端情況下，如果軋制力變化過大，還會導致帶鋼邊部張力劇增而發(fā)生斷帶事故。為了消除軋制力變化對帶鋼板形產生的不利影響，最有效的方法就是依據軋制力變化來對軋機彎輥裝置(包括工作輥、中間輥兩種軋機彎輥裝置)做相應的補償性調整，以此抵消軋制力變化帶來的板形影響，這種控制系統(tǒng)通常被稱為板形前饋控制系統(tǒng)。迄今為止，國內外冷軋帶鋼板形控制技術的研究者們對板形前饋控制技術和系統(tǒng)進行了較為深入的研究。研究者們建立了工作輥與中間輥彎輥相結合的板形前饋控制模型，在這個核心控制模型中，軋制力沿帶鋼寬度方向上的分布和軋輥彎輥對有載輥縫軋制力分布的調控系數是兩個極為關鍵的控制參數。通常情況下，設計者會通過諸如輥系彈性變形模型等理論計算方法來計算多組工況下的上述控制參數，然后將計算好的控制參數依據中間輥橫移位置和帶鋼寬度的不同以表格形式存儲在板形控制系統(tǒng)。上述板形前饋控制系統(tǒng)可以在一定程度上克服軋制力對板形的不利影響，提高板形控制質量；但是如果要進一步提高板形控制精度，它也存在以下兩個缺陷1)冷軋帶鋼軋制是一種受多種因素影響的復雜系統(tǒng)，因此僅憑理論計算方法很難得到精度很高的軋制力沿帶鋼寬度方向上的分布和軋輥彎輥對有載輥縫軋制力分布的調控系數。2)板形在線控制系統(tǒng)包括前饋控制和閉環(huán)反饋控制兩個子系統(tǒng)，因而出口板形是這兩個子系統(tǒng)共同作用的結果，也就是說，前饋控制和閉環(huán)反饋控制需要相互配合?，F(xiàn)在軋機板形閉環(huán)反饋控制部分已經比較成熟，其軋機板形調控裝置對板形的調控系數在線自學習算法研究也取得很大進展。但是現(xiàn)有板形前饋控制系統(tǒng)相對孤立的去研究對軋制力進行前饋控制的問題，其使用的控制參數與閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)所使用的控制參數不能很好的統(tǒng)一，無法將在閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)中所獲得的高精度控制參數(例如高精度的軋機板形調控裝置對板形的調控系數)應用到板形前饋控制系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)以最優(yōu)工作輥和中間輥彎輥調節(jié)量來對在冷軋帶鋼軋制過程中，由于軋制力頻繁波動造成的板形質量變壞問題的有效控制。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，包括軋制力變化量計算模塊，用于周期性接收軋機軋制力F，使用當前控制周期的軋制力減去上一控制周期的軋制力而獲得當前相鄰控制周期間的軋制力變化量AF ;控制參數修正模塊，用于周期性接收上二個控制周期的軋制力F、上一個控制周期與本控制周期的板形O、上一個控制周期內板形調控機構的調節(jié)量U、本次自學習修正前的單位軋制力變化量所引起板形變化量Af'，并利用F、O、U和Af'對控制參數進行自學習修正，得到本次自學習修正后的單位軋制力變化量所引起板形變化量Af ;調節(jié)量計算模塊，分別與所述軋制力變化量計算模塊及控制參數修正模塊相連， 用于根據當前相鄰控制周期間的軋制力變化量AF、自學習修正后的單位軋制力變化量所引起板形變化量Af、軋機板形調控裝置的板形調控系數E計算出軋機工作輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量Uw和中間棍最優(yōu)彎棍調節(jié)量U1 ;彎輥前饋控制執(zhí)行模塊，與所述調節(jié)量計算模塊，用于根據所述軋機工作輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量Uw和中間輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量U1對工作輥、中間輥兩種彎輥裝置進行調整。進一步地,還包括前饋控制模式判別模塊，與所述軋制力變化量計算模塊和控制參數修正模塊連接，用于判斷所述軋制力變化量計算模塊計算出的當前軋制力變化量AF是否超過預先設定的限值，若超過，向所述控制參數修正模塊發(fā)送執(zhí)行指令；所述控制參數修正模塊接收到所述執(zhí)行指令后，對控制參數進行自學習修正，否則不進行自學習修正。進一步地,還包括數據采集模塊，與所述軋制力變化量計算模塊、控制參數修正模塊和調節(jié)量計算模塊，用于周期性接收冷軋帶鋼軋制過程中產生的過程數據，并發(fā)送給所述軋制力變化量計算模塊、控制參數修正模塊和調節(jié)量計算模塊。進一步地，還包括存儲模塊，分別與所述軋制力變化量計算模塊、控制參數修正模塊、調節(jié)量計算模塊和數據采集模塊連接，用于存儲數據和參數。本發(fā)明的冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)以最優(yōu)工作輥和中間輥彎輥調節(jié)量來對在冷軋帶鋼軋制過程中，由于軋制力頻繁波動造成的板形質量變壞問題的有效控制。本發(fā)明的冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)以最優(yōu)工作輥和中間輥彎輥調節(jié)量來對在冷軋帶鋼軋制過程中，由于軋制力頻繁波動造成的板形質量變壞問題的有效控制。


圖I為本發(fā)明的冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)一實施例的結構框圖。
圖2為本發(fā)明實施例的控制工藝流程圖。圖3為本發(fā)明實施例的單位軋制力變化量所引起板形變化量先驗初始曲線圖。圖4為無板形前饋控制系統(tǒng)時冷軋帶鋼出口板形分布圖。圖5為使用本發(fā)明板形前饋控制系統(tǒng)(不包括自學習環(huán)節(jié))時冷軋帶鋼出口板形分布圖。圖6為使用本發(fā)明板形前饋控制系統(tǒng)(包括自學習環(huán)節(jié))時冷軋帶鋼出口板形分布圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。本發(fā)明提出了一種先進的板形前饋控制系統(tǒng)。該板形前饋控制系統(tǒng)提出了一種新的板形前饋控制模型，首先利用軋制力變化引起帶鋼寬度方向上板形分布來代替軋制力沿帶鋼寬度方向上的分布，使得設計者可以利用高精度的軋機板形調控裝置對板形的調控系數來代替軋輥彎輥對有載輥縫軋制力分布的調控系數，實現(xiàn)了板形前饋控制系統(tǒng)與閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)之間的無縫銜接；其次，對由于軋制力變化引起的帶鋼寬度方向上板形分布進行在線自學習，利用實際生產數據對相關控制參數進行修正，獲取高精度的軋制力變化而引起的帶鋼寬度方向上板形分布。以上方法有效的克服了常規(guī)板形前饋控制系統(tǒng)的技術缺陷，為高精度的冷軋帶鋼板形控制提供了有力保證。如圖I所示，本發(fā)明的一種冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，包括數據采集模塊，用于周期性接收冷軋帶鋼軋制過程中產生的過程數據，包括安裝在軋制出口處的接觸式板形儀所發(fā)出的板形信號O，由軋制力傳感器所發(fā)出的軋機軋制力信號F，每一個控制周期內板形調控機構的調節(jié)量U ；軋制力變化量計算模塊；用于周期性接收軋機軋制力信號F，使用當前控制周期的軋制力信號減去上一控制周期的軋制力信號而獲得當前相鄰控制周期間的軋制力變化量A F，單位為KN;前饋控制模式判別模塊，用于判斷當前軋制力變化量AF是否超限，若超限則令標識信號S = 1，若不超限則令標識信號S = 0，意味著不需要進行本控制周期的板形前饋控制；存儲模塊，用于周期性接收板形信號0、軋機軋制力信號F和板形調控機構的調節(jié)量U，并且以過程數據采集的時間先后順序存儲在板形計算機數據庫中，同時，軋機板形調控裝置的板形調控系數E、自學習修正前的單位軋制力變化量所引起板形變化量Af' 均存儲于該模塊；控制參數修正模塊，用于周期性接收標識信號S、上二個控制周期的軋制力信號 F、上一個控制周期與本控制周期的板形信號O、上一個控制周期內板形調控機構的調節(jié)量 U、本次自學習修正前的單位軋制力變化量所引起板形變化量Af'，如果S = I則利用本模塊接收的過程數據對關鍵控制參數(單位軋制力變化量所引起板形變化量)進行自學習修正，得到本次自學習修正后的單位軋制力變化量所引起板形變化量Af，并將Af 發(fā)送至所述冷軋帶鋼軋制過程數據存儲模塊，用來更新該模塊中Af'的值，其中，上述關鍵控制參數Af的自學習律為
權利要求
1.一種冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，其特征在于，包括軋制力變化量計算模塊，用于周期性接收軋機軋制力F，使用當前控制周期的軋制力減去上一控制周期的軋制力而獲得當前相鄰控制周期間的軋制力變化量AF ;控制參數修正模塊，用于周期性接收上二個控制周期的軋制力F、上一個控制周期與本控制周期的板形σ、上一個控制周期內板形調控機構的調節(jié)量U、本次自學習修正前的單位軋制力變化量所引起板形變化量Af'，并利用F、σ、U和Af'對控制參數進行自學習修正，得到本次自學習修正后的單位軋制力變化量所引起板形變化量Af ;調節(jié)量計算模塊，分別與所述軋制力變化量計算模塊及控制參數修正模塊相連，用于根據當前相鄰控制周期間的軋制力變化量AF、自學習修正后的單位軋制力變化量所引起板形變化量△ f、軋機板形調控裝置的板形調控系數E計算出軋機工作輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量 Uff和中間輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量U1 ;彎輥前饋控制執(zhí)行模塊，與所述調節(jié)量計算模塊，用于根據所述軋機工作輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量Uw和中間輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量U1對工作輥、中間輥兩種彎輥裝置進行調整。
2.根據權利要求I所述的冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括前饋控制模式判別模塊，與所述軋制力變化量計算模塊和控制參數修正模塊連接，用于判斷所述軋制力變化量計算模塊計算出的當前軋制力變化量AF是否超過預先設定的限值，若超過，向所述控制參數修正模塊發(fā)送執(zhí)行指令；所述控制參數修正模塊接收到所述執(zhí)行指令后，對控制參數進行自學習修正，否則不進行自學習修正。
3.根據權利要求2所述的冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括數據采集模塊，與所述軋制力變化量計算模塊、控制參數修正模塊和調節(jié)量計算模塊，用于周期性接收冷軋帶鋼軋制過程中產生的過程數據，并發(fā)送給所述軋制力變化量計算模塊、控制參數修正模塊和調節(jié)量計算模塊。
4.根據權利要求3所述的冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括存儲模塊，分別與所述軋制力變化量計算模塊、控制參數修正模塊、調節(jié)量計算模塊和數據采集模塊連接，用于存儲數據和參數。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，包括軋制力變化量計算模塊，用于計算出當前相鄰控制周期間的軋制力變化量；控制參數修正模塊，用于對控制參數進行自學習修正，得到本次自學習修正后的單位軋制力變化量所引起板形變化量；調節(jié)量計算模塊，用于計算出軋機工作輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量和中間輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量；彎輥前饋控制執(zhí)行模塊，與所述調節(jié)量計算模塊，用于根據所述軋機工作輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量和中間輥最優(yōu)彎輥調節(jié)量對工作輥、中間輥兩種彎輥裝置進行調整。本發(fā)明的冷軋帶鋼板形前饋控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)以最優(yōu)工作輥和中間輥彎輥調節(jié)量來對在冷軋帶鋼軋制過程中，由于軋制力頻繁波動造成的板形質量變壞問題的有效控制。
文檔編號B21B37/58GK102581035SQ201210020839
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月30日 優(yōu)先權日2012年1月30日
發(fā)明者解相朋, 趙菁 申請人:中冶南方工程技術有限公司