1450 mm冷连轧机多变量最优板形闭环控制策略研究与应用

为了提高冷轧带钢的板形控制质量,通过理论计算结合现场生产条件制定了板形闭环控制系统的控制策略。在此基础上,设计了板形闭环控制系统的系统结构,建立了以板形调控功效为基础的多变量板形闭环控制算法。给出了分步求解各个板形调节机构调节量的计算方法,既避免了通过求导方式进行全局最优化计算时产生的矩阵奇异无解的状况,又在最大程度上降低了工作辊弯辊等调节机构输出饱和的情况。在板形闭环控制系统的设计中,给出了板形调节机构的变增益补偿设定环节。开发的冷轧板形控制系统已用于1450冷连轧机的板形控制过程中,经现场应用表明,板形闭环控制系统具有较强的消差能力,为冷轧板带生产实现精确的板形控制提供了必要条件。     

板厚板形综合调节新途径的研究

本文论述了用支承辊和工作辊弯辊装置进行板厚板形综合调节的理论基础,介绍了300四辊可逆式冷轧机板厚板形综合调节系统的设计,给出了综合控制系统的方块图,分析了综合调节系统中板形控制系统和板厚控制系统的特点。试验研究及实际测定表明,此系统既可保证板厚又可保证板形质量,比较理想地达到了综合控制的目的。     

板形模式高斯分解

分析现有板形模式分解方法的缺陷，提出了一种新的板形高斯模式分解．该方法不仅大大提高了板形曲线的拟合精度，而且更加适合于板形调控机构进行板形控制，尤其是板形分段冷却控制系统及局部辊型调节控制系统．     

宽带钢冷连轧机动态板形控制策略

在板形板厚解耦设计的基础上,分析了不同控制方案下凸度平坦度控制之间的耦合影响关系,建立了相应的凸度平坦度耦合模型,并对其耦合特性进行了分析比较.然后针对耦合模型特点进行凸度平坦度半解耦设计,以补偿凸度控制和平坦度控制之间的耦合影响关系,进而设计凸度平坦度解耦控制系统,并给出冷连轧机组凸度平坦度解耦控制应用策略,组成完整的动态板形控制系统.控制系统在某厂1 420 mm五机架UCMW冷连轧机组投入使用后,较好地补偿了板形板厚控制、凸度平坦度控制之间的耦合影响关系,板形控制精度明显提高.     

横向张力差对弯辊力的传递系数的测定

本文叙述了用分片式张力分段检测板形仪及多辊式张力分段检测板形仪测的带钢横向张力差对弯辊力的传递系数K_(?)。并给出实现张力差闭环控制的张力差“三点抛物线式”简化处理方法。为实现用张力检测辊进行板形闭环控制提供一条简单的途径。     

宽带钢热连轧机板形板厚增益调度解耦控制

针对板形板厚综合控制的耦合问题，通过分析板形控制系统需要先后投入平坦度反馈控制和动态凸度控制的综合系统特性，采用前馈补偿综合法设计解耦网络以完成动态轧制过程的板形板厚解耦控制。结合1700mm热连轧机实际控制系统，提出采用板形板厚增益调度解耦控制方法适应板形板厚耦合特性随实际轧制条件变化的应用需要，建立的增益调度函数集已在大型工业轧机得到验证与应用。     

单机架可逆轧机板形测控系统的研究与设计

为提高鞍钢单机架可逆轧机板形控制系统的自动化水平和产品板形的控制精度,设计开发了采用国产压磁式冷带轧机板形仪的板形测控系统.对该板形测控系统的结构、原理及实现予以详细介绍.针对该轧制板形控制的特点,利用板形功效系数对板形自动控制系统模型进行设计.研究结果表明,利用功效系数方法可以调高板形控制系统的精度.通过板形在线检测系统的投入,使被轧带材板形质量有了较大程度的提高,板形偏差控制在±50μm/m.     

板形板厚综合系统的解耦神经网络预测控制方法

给出了板形板厚综合控制模型,提出了基于ＴＨ神经网络的动态矩阵设计方法并分析了其收敛特性,使用不变形原理对板形板厚综系统进行了解耦设计,并对板形板厚解耦神经网络预测控制系统,进行了仿真研究。结果表明神经网络可在几百ｎｓ的时间内达到稳定状态,不仅满足了轧钢过程的快速性要求,而且控制精度也得到了提高。     

带钢轧机板形板厚最优综合控制系统的设计

本文提出了一种通过支承辊弯曲实现带钢轧机板形板厚综合调节的新颖设计方案。首先根据横向厚差的精度要求来确定支承辊弯辊力的跟随系数,然后设计综合控制系统。依本设计方法,不会出现用工作辊实行板形板厚控制所存在的系统复杂、调整困难等一系列问题。数字仿真及微机模拟试验表明:本设计方案不但正确、可行,而且系统具有良好的动态性能並具备最优性。     

SI-FLAT板形仪激振频率设定

SI-FLAT板形仪是国内宽带钢冷连轧机首次采用的非接触式工业用板形仪,但实际使用过程中发现,对于常轧规格的带钢,其激振频率设定始终为同一固定值,激振力仅随张应力的变化而变化,导致板形控制不稳定,激振频率的设置严重影响着板形检测的精度.本文在分析现场实际生产数据的基础上,提出了激振频率的设置应该遵循的两个基本原则,即振幅控制原则和检测间隔控制原则.为了对带钢振动进行固有频率和受迫振动振幅的分析和计算,采用大型有限元软件ANSYS12.0建立了带钢振动仿真模型,分析了带钢板形、宽度、厚度、张应力等因素所导致的带钢固有频率波动对带钢振幅的影响.研究发现,张应力和板形对带钢固有频率的影响较大.最后,基于振幅控制原则和检测间隔控制原则提出了可行性方案,即通过限制最小张应力,减小板形对测量结果的影响;同时为了控制最小检测间隔,便于对板形的在线控制,激振频率的大小应根据带钢速度进行调节设定.     

凸度板形矢量法在中厚板中的应用

为了有效控制中厚板板形和发挥轧机生产能力,将凸度 板形矢量分析法应用于中厚板轧制规程的计算·首先分析板凸度计算模型并给出相应的在线数学模型,然后分析了凸度 板形矢量法的机理·并基于该方法分析中厚板伸长阶段的轧制特点,将伸长阶段的规程计算分解成三步:伸长阶段前几个道次在轧机能力允许范围内采用大压下量,减少轧制道次;伸长阶段的后3,4个轧制道次,采用凸度 板形矢量法,控制轧件凸度和板形;通过调节总轧制道次数或最大轧制力限制系数,使得最后道次的出口厚度等于目标厚度·通过长期在线应用,表明该方法对板形有较强的控制能力,适合于中厚板的在线计算机过程控制·     

能量法求解冷轧板带附加应力的横向分布

考虑了轧辊弹性变形、板形、摩擦、轧制速度及材质、应用能量法推导出冷思板带附加应力的横向分布公式,并以此进行了调节计算,输出了辊型调节对张应力的影响,研究工作对板形控制及完善板形控制模型有着重要意义。     

热轧带钢板形板厚耦合特性变化机理与参数求解

通过对建立的耦合关系模型的分析,指出Mp,Mw,Q,Kp和Kw是决定工业轧机板形板厚综合控制系统耦合特性的参数。它们随实际轧制生产条件的变化而改变。采用有限元模型,结合工业轧机系统实测数据,给出1700mm热连轧机耦合特性参数的求解方法,该方法为板形板厚解耦设计的工业应用提供了切实可行的途径。     

变分法求解輥縫中金屬橫向流动問題——板带材橫向張力分布的确定

确定板带材的横向张力分布是板形分析的理论基础。本文根据体积不变定律,得出考虑金属横向流动的横向长度差方程。根据最小能量原理,对变形区内的变形速度和总变形功进行了计算,用变分法求解横向位移函数,确定了横向张力分布,建立了横向张力差计算公式,并同现有计算公式进行了对比,解释了实验的结果,为板带材平直度条件的研究和板形控制提供了依据。     

四辊可逆冷轧机恒张力自适应控制的研究

为了保证冷轧机轧制中带钢恒张这一特点,设计了四辊可逆冷轧机恒张力自适应控制系统,该系统能提高带钢板厚和板形的精度,保障了带钢具有较高的板形指标和板厚工差。     

基于多值编码GA—BP混合算法的板形板厚综合预测控制

为克服BP神经网络存在的收敛速度慢、易于陷入局部极值等不足，提出了可以同时优化BP神经网络的结构和参数的基于多值编码方式的嵌入梯度下降算子的混合遗传算法（GA-BP）．并在此基础上针对板形板厚综合系统（AFC-AGC）具有强非线性、强耦合而难以建立精确的数学模型的问题，设计了基于BP网络板形板厚综合预测模型，引入了反馈校正的方法来提高板形板厚控制系统的抗干扰能力．仿真结果表明，该模型可以实现板形板厚的精确控制，为热连轧板形板厚综合控制提供了一个新的有效的方法．     

基于多值编码GA-BP混合算法的板形板厚综合预测控制

为克服BP神经网络存在的收敛速度慢、易于陷入局部极值等不足,提出了可以同时优化BP神经网络的结构和参数的基于多值编码方式的嵌入梯度下降算子的混合遗传算法(GA-BP).并在此基础上针对板形板厚综合系统(AFC-AGC)具有强非线性、强耦合而难以建立精确的数学模型的问题,设计了基于BP网络板形板厚综合预测模型,引入了反馈校正的方法来提高板形板厚控制系统的抗干扰能力.仿真结果表明,该模型可以实现板形板厚的精确控制,为热连轧板形板厚综合控制提供了一个新的有效的方法.     

具有均匀量化器的网络控制系统的一致有界性

针对连续被控对象、系统总时延小于1个采样周期的网络控制系统建立了离散模型.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出了使网络控制系统稳定的控制方法.实现了均匀量化情况下系统的一致有界控制,给出了系统收敛上界.通过调节量化器的误差可以将系统状态控制在一定的范围内.实际中据此可设计相应的量化级别及编码长度等参数.通过仿真验证控制方法的有效性并分析了量化误差对系统收敛性的影响.     

四辊可逆冷轧机恒张力的混合自适应控制研究

为了保证冷轧机轧制中带钢恒张这一特点 ,设计了四辊可逆冷轧机恒张力混合自适应控制系统。该系统含有电压、电流、速度3个内环 ,这3个内环均采取PID调节器控制 ,最外环为张力环 ,采用混合自适应控制器进行控制。由于混合自适应兼并了全连续和全离散算法的优点 ,所以该系统对带钢恒张力控制具有很强的鲁棒性 ,提高了带钢板厚和板形的精度 ,保障了带钢具有较高的板形指标和板厚工差。     

采用模糊免疫PID控制的移动机器人避障误差仿真研究

当前,移动机器人运动规划路径较长,实际运动轨迹与理论运动轨迹误差较大。对此,设计了移动机器人模糊免疫PID控制系统,并对控制系统输出误差进行仿真验证。建立移动机器人平面简图,给出机器人运动方程式,采用平面栅格来描述机器人运动规划路径。引用传统PID控制器并进行改进,设计了模糊免疫PID控制系统,给出了移动机器人PID控制输出系统在线调节流程。采用MATLAB软件对机器人输出误差进行仿真,比较PID控制和模糊免疫PID控制输出误差大小。结果显示:移动机器人采用传统PID控制系统,稳定调节时间为1.0 s,产生的最大误差为0.83 mm,系统输出误差较大;移动机器人采用模糊免疫PID控制系统,稳定调节时间为0.5 s,产生的最大误差为0.59 mm,系统输出误差较小。移动机器人采用模糊免疫PID控制系统,响应速度快,追踪误差较小,从而提高系统的稳定性。