CN101804420B - 热轧薄板生产中精轧厚度控制的一种方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热轧薄板生产线精轧机出口厚度控制的一种方法，其硬件采用了专用于复杂的闭环控制和高速数学运算的西门子SIMATIC TDC多处理器控制系统。通过THC控制补偿、轧机弹性形变补偿、带钢的温降补偿构成反馈模型(GM-AGC)来控制带钢厚度。此AGC系统为串联双环系统，内环APC一直运行，外环AGC设定值作为APC附加设定，实现AGC自动辊缝控制功能。避免了传统的PID控制方法在控制过程中存在的控制鲁棒性差、可调整参数少、比例参数和积分参数本身互为矛盾，在控制精度要求高快速性要求高的控制系统中很难在快速性和稳定性中得到令人满意的结果等很多弊端。

Description

热轧薄板生产中精轧厚度控制的一种方法

技术领域

本发明涉及一种热轧薄板生产线精轧机出口厚度控制的一种方法。

背景技术

热轧是一种对热宽板坯进行轧制后卷成钢卷的生产工艺。在热轧生产过程中，产品质量控制主要有两方面：产品外形尺寸的控制和产品物理性能的控制。其中产品的外形尺寸控制中最主要的是厚度控制。轧机通过安装在精轧机组后面的测厚装置实时的获得成品厚度实测数据，然后根据厚度仪返回的厚度数据经过计算后对工作辊的辊缝大小进行调整，实现精轧机出口的成品厚度达到并保持二级设定的成品厚度。目前厚度控制依据不同的控制器和开发公司有多种控制方法，效果也略有不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种热轧精轧出口厚度控制的补偿方法和厚度设定点自动调整的方法，提高产品厚度的控制精度和通条的厚度一致性。一种热轧薄板生产线精轧机出口厚度控制的一种方法，包括，使用测厚仪对带钢厚度进行测量，并将每个测量周期测量得到的测量值和计算得到厚度控制THC补偿值按先后顺序存入先入先出缓存器中，存储在缓存器中的末机架厚度补偿数据和带钢长度数据计算出目前在测后仪表下正在被测量的带钢部分轧机的厚度补偿数值，然后计算出被测点的正确补偿值，根据近期测厚仪测量的厚度数据对正确补偿值的发展趋势进行预测得到实际补偿值，并将该补偿值应用到实际控制中。

进一步，由于被控对象的被控部位与被控对象被检测部位在同一时间点上位置不同；通过使用先入先出寄存器存取技术将空间位置不同的被控对象转化为空间位置相同的情况进行处理。

进一步，设最后一个参与厚度控制的机架厚度补偿值为P(K)，则正在厚度仪表下被测量的带钢被轧制厚度补偿的数值为P(K+D)；其中D为最后一架参与厚度控制的轧机与测厚仪表间的距离；利用厚度仪表测量出来的厚度偏差THdh减去厚度补偿值P(K+D)可以得到正在被测量点的正确补偿值P(I)，即此点的系统偏差为厚度仪表测量到的数值THdh；将正确的补偿数据P(I)和对应的带钢每段长度按照先后顺序存储在寄存器中，根据近期预先设定的距离范围中带钢的P(I)数据对P(I)的变化趋势进行预测；预测的方法采用平均直线外推法，即根据P(I)数据的分布情况外推出P(I)的变化趋势并根据变化趋势给出当前厚度控制的补偿值。

进一步，使用此方法利用公式P(K)＝THdh-Yd计算系统偏差从而对系统偏差线性化进行补偿预测的方法；预测计算的原理是将离散的系统偏差点线性化并根据线的斜率和预测的距离计算出预测的厚度新的补偿值。

一种使用权利要求1中所述厚度控制方法中计算厚度设定点计算和更改的方法：其特点是使用公式：t+T+(d÷v)精确的计算出切换设定点的时间，保证厚度控制的通条一致性和避免非计划产品的产生。

本发明的有益效果是，使大大提高热轧薄板厚度的控制精度、保证高相应速度和低超调率。保证薄板通条厚度的一致性。

附图说明

图1是本发明的程序控制示意图。将补偿值存入长度为X+1的先入先出寄存器中。

图2是控制距离PDA记录。

图3是厚度设定点检查时间不正常时轧机出口的厚度偏差值。

图4是显示厚度设定点错误改变后原本轧机应该下压，但在实际工作中却为上升。因此导致的图3轧机出口厚度由厚变薄又由薄变厚的情况。

具体实施方式

结合附图对本发明所采用的厚度控制方法具体说明如下：

为了实现上述的目的，THC(厚度控制)控制补偿采用新型的控制方法和控制理念，确保在快速的同时减小厚度超调。因精轧出口与测厚仪间的距离较大，如果使用传统的比例积分控制方法进行控制，将导致系统控制过程中出现较大的迟滞现象。本发明提供一种控制效果好、可操作性强的补偿预测方法，提高控制的准确性和快速性，并同时优化了控制效果。

在实际工作中，因二级机计算的模拟结果不可能与实际轧钢的结果完全一致，例如，当二级机计算的设定点不准确时。为了保证成品带钢通条的厚度均匀，并避免参与厚度控制的机架动作范围过大导致轧制力过高或过低，本发明还提供一种计算根据实际带钢头部厚度自动计算厚度偏差设定点并根据实际带钢头部厚度变化情况自动切换厚度设定点的方法，以保证带钢通条厚度的一致性提高产品质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

通常，测厚仪设置在距精轧机组最后轧机出口至少5米处，本实施例中为6.5米，为避免因精轧机出口与测厚仪之间存在较大距离而产生控制迟滞现象，在本发明中，以控制系统执行一次程序的时间为单位，将最后一个机架正在执行的厚度补偿值和带钢长度按先后顺序存入缓存器中，然后，根据存储在缓存器中的末机架厚度补偿数据和带钢长度数据计算出目前在测后仪表下正在被测量的带钢部分轧机的厚度补偿数值。设最后一个参与厚度控制的机架厚度补偿值为P(K)，则正在厚度仪表下被测量的带钢被轧制厚度补偿的数值为P(K+D)。其中D为最后一架参与厚度控制的轧机与测厚仪表间的距离。利用厚度仪表测量出来的厚度偏差THdh减去厚度补偿值P(K+D)可以得到正在被测量点的正确补偿值P(I)，即此点的系统偏差为厚度仪表测量到的数值THdh。将正确的补偿数据P(I)和对应的带钢每段长度按照先后顺序存储在寄存器中，根据近期1米长，此参数可根据调试情况自行修改；带钢的P(I)数据对P(I)的变化趋势进行预测。预测的方法采用平均直线外推法，即根据P(I)数据的分布情况外推出P(I)的变化趋势并根据变化趋势给出当前厚度控制的补偿值。外推法的计算方法很多可根据不同的控制器自行选择。

补偿值预测计算的原理是：将离散的系统偏差点线性化具体实现采用平均直线外推法实现，本实施例将参考P(I)曲线从中部分为两个部分，对两部分的数据分别进行平均处理后产生两个新的点。根据此两点做出的直线作为预测的主要根据。如果控制器的运算能力较大可采用预测精度更高的外推算法。根据线的斜率和预测的距离计算出新的厚度预测补偿值。依据此控制方式可以在非常小的超调情况下快速达到设定点，控制系统通过该厚度补偿预测值来调整辊缝，以保证带钢厚度的稳定性。

另外，在实际生产中，二级机计算的结果不可能与实际轧钢的结果完全一致，为了保证带钢通条的厚度均匀，避免参与厚度控制的机架动作范围过大导致轧制力过高或过低，所以，如何选择厚度控制的开始时间和计算厚度偏差设定点就变得十分重要，如果切换的时间选择不恰当很容易导致产品质量不合格和非计划产品的产生。非计划产品是指轧制出来的产品规格与二级机设定的目标规格不同的产品。在本发明中，THC厚度控制将根据带钢头部实际测量的厚度进行厚度偏差设定点评估，自动切换头部设定点以保证产品质量。在实际操作中，因精轧最后一个轧机与测厚仪之间存在一段距离，其在精轧最后一个轧机出口与测厚仪之间的长度上没有厚度补偿值。如果厚度偏差设定点切换的逻辑和时间上不合理，则会在带钢的头部产生质量不合格或非计划产品的产生，所以，当THC厚度控制开始工作后应在各个机架THC厚度控制功能开始后的带钢头部进行厚度测量，即：带钢头部到达测厚仪时对其进行检测，随后判断是否需要切换厚度设定点。判断的方法是根据带钢头部厚度在切换时刻是否在允许范围内为依据，在范围内在不进行切换否则则进行切换。检查是否切换的时间参数计算方法是：最后一个轧机AGC功能投用延时长度t，加上最后一个机架与测厚仪之间的距离d除以精轧出口带钢速度v，再加上AGC基本补偿时间T。即检查切换的时间应为：t+T+(d÷v)。

下面结合附图对本发明进一步进行说明。如图1所示，将补偿值按补偿的先后顺序存入长度为X+1的先入先出寄存器中。此时测厚仪实时测量的厚度偏差数据THdh与x+1寄存器中存放的THC补偿数据保持时间同步。利用技术方案中的公式P(K)＝THdh-Yd即可实现THC的厚度补偿预测。由于最后一架轧机与测厚仪的距离为6.5米，因此依照上面已经讲过的方法计算厚度切换位置至少应该在6.5米以后。

图2中因开始切换的位置较早导致图3中通条厚度不均匀且厚度与二级设定厚度不一致。

图3显示的是厚度设定点检查时间不正常时轧机出口的厚度偏差值。

图4显示的是厚度设定点错误改变后原本轧机应该下压但在实际工作中却为上升。因此导致的图3轧机出口厚度由厚变薄又由薄变厚的情况。

本发明中，控制系统的硬件采用了专用于复杂的闭环控制和高速数学运算的西门子SIMATIC TDC多处理器控制系统。通过THC控制补偿、轧机弹性形变补偿、带钢的温降补偿构成反馈模型(GM-AGC)来控制带钢厚度。此AGC系统为串联双环系统，内环APC一直运行，外环AGC设定值作为APC附加设定，实现AGC自动辊缝控制功能。避免了传统的PID控制方法在控制过程中存在的控制鲁棒性差、可调整参数少、比例参数和积分参数本身互为矛盾，在控制精度要求高快速性要求高的控制系统中很难在快速性和稳定性中得到令人满意的结果等很多弊端。该控制方法使系统具有更好的稳定性、操作性，且响应速度快，控制精度高。为生产高品质产品打下了坚实的基础。

Claims (4)

1.一种热轧薄板生产线精轧机出口厚度控制的一种方法，其特征为：该方法包括，使用测厚仪对带钢厚度进行测量，并将每个测量周期测量得到的测量值和计算得到厚度控制THC补偿值按先后顺序存入先入先出缓存器中，根据存储在缓存器中的最后一个参与厚度控制的机架厚度补偿值P(K)和带钢长度数据，计算出目前正在测厚仪下正在被测量的带钢被轧制厚度补偿值P(K+D)，然后计算出正在被测量点的正确补偿值P(I)，根据近期测厚仪测量的厚度数据对正确补偿值P(I)的变化趋势进行预测得到当前厚度控制的实际补偿值，并将该实际补偿值应用到实际控制中，其中D为最后一个参与厚度控制的机架与测厚仪之间的距离。

2.根据权利要求1中所述方法，其特征为：由于被控对象的被控部位与被控对象被检测部位在同一时间点上位置不同；通过使用先入先出缓存器存取技术，将同一时刻下被控对象的被控位置与检测位置不同的控制情况，转化为同一时刻被控对象的被控位置与检测位置相同的情况进行处理。

3.根据权利要求1中所述方法，其特征为：设最后一个参与厚度控制的机架厚度补偿值为P(K)，则目前正在测厚仪下正在被测量的带钢被轧制厚度补偿值为P(K+D)；其中D为最后一个参与厚度控制的机架与测厚仪之间的距离；利用测厚仪测量出来的正在被测量点的厚度偏差THdh减去带钢被轧制厚度补偿值P(K+D)可以得到正在被测量点的正确补偿值P(I)，即此点的系统偏差为测厚仪测量得到的数值THdh；将正在被测量点的正确补偿值P(I)和对应的带钢每段长度按照先后顺序存储在寄存器中，根据近期预先设定的距离范围中带钢的P(I)数据对P(I)的变化趋势进行预测；预测的方法采用平均直线外推法，即根据P(I)数据的分布情况外推出P(I)的变化趋势并根据该变化趋势得出当前厚度控制的实际补偿值。

4.一种使用权利要求1中所述厚度控制方法中计算厚度切换设定点的方法，其特征为：该方法使用公式：t+T+(d÷v)精确地计算出切换设定点的时间，保证厚度控制的通条一致性和避免非计划产品的产生；其中，t为最后一个轧机AGC功能投用延时长度，d为最后一个机架与测厚仪之间的距离，v为精轧出口带钢速度，T为AGC基本补偿时间。

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