CN102688898A - 冷轧带钢双机架平整机板形控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷轧带钢的一种轧制方法，特别涉及在双机架平整机上冷轧带钢板形前馈控制方法。一种冷轧带钢双机架平整机板形控制方法，是在常规的以2号机架为重点的板形反馈控制的基础上，基于实测的两个机架平整轧制力和机架入口张力、机架之间张力以及机架出口张力的变化，分别对两个机架的工作辊弯辊力或中间辊弯辊力进行前馈控制补偿，以减小加、减速平整过程中平整轧制力和张力的变化对带钢板形的综合影响。一方面，可以提高平整后带钢的板形质量；另一方面，可以提高平整轧制过程的稳定性。

Description

冷轧带钢双机架平整机板形控制方法

技术领域

    本发明涉及冷轧带钢的一种轧制方法，特别涉及在双机架平整机上冷轧带钢板形前馈控制方法。

背景技术

冷轧轧制理论和实践均表明，冷轧或平整带钢时，张力对带钢的平直度存在着比较大的影响。张力变化主要是通过使张力沿板宽的分布改变对轧制变形区内金属流动的作用而对带钢板形产生影响的。张力较小时，带钢容易出现边浪；张力较大时，带钢容易出现边浪。当张力较小带钢出现边浪时，随着张力的增加，边浪逐渐减小直至消失，中浪逐渐增大。图1给出了在双机架平整机其它工艺参数都完全相同情况下，不同机架间张力作用下对应的1号机架平整机出口板形模拟计算结果。模拟计算结果表明：机架间张力增大，1号机架出口板形中浪程度相应增大。

在现有的冷轧或平整板形控制技术中，常用的板形控制方法是轧制力对弯辊力进行补偿控制方法，也有采用轧制速度对弯辊力进行补偿的控制方法。日本专利JP2001269706提出了一种在带钢冷连轧机加、减速过程中，根据机架轧制力的变化量用模型预报出带钢板形相对于目标板形的改变量，通过对机架轧辊弯辊力进行相应的前馈控制补偿，消除板形的改变量，以降低加、减速过程中轧制力波动对轧后带钢板形的影响。

在双机架平整机加、减速过程中，除了轧制力波动对带钢板形影响之外，往往1号机架入口张力、1号机架与2号机架之间的机架间张力、2号机架出口张力变化比较大，也是引起两个机架出口带钢板形变化较大的重要因素之一。现有的根据轧制力、或者轧制速度变化对弯辊力进行补偿控制的方法，不能完全满足极薄带钢双机架平整轧制过程中，特别是加、减速阶段高精度的带钢板形控制要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷轧带钢双机架平整机板形控制方法，该板形控制方法能提高平整后带钢的板形质量，能提高平整轧制过程的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种冷轧带钢双机架平整机板形控制方法，是基于实测的两个机架平整轧制力和机架入口张力、机架之间张力以及机架出口张力的变化，分别对两个机架的工作辊弯辊力或中间辊弯辊力进行前馈控制补偿，以减小加、减速平整过程中平整轧制力和张力的变化对带钢板形的综合影响；采用工作辊弯辊力前馈控制方式，具体步骤如下：

1）当前开始板形前馈控制周期的k时刻是否到达？如果未到达，系统等待；如果到达，转到步骤2）；

2）开始执行当前板形前馈控制周期；

3）分别读取板形前馈控制相关的模型参数：包括1号机架和2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数、轧制力对工作辊弯辊力影响系数、轧制力对弯辊力前馈控制加权系数、张力对弯辊力前馈控制加权系数、工作辊弯辊力实测值允许上限、工作辊弯辊力实测值允许下限、以及加权系数、工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限、工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限；

4）分别读取当前板形前馈控制周期相关的实测参数：包括1号机架和2号机架工作辊弯辊力实测值、轧制力实测值，1号机架入口张力实测值、1号机架与2号机架间口张力实测值、2号机架出口张力实测值；

5）下面给出工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算方法，其步骤是：

5.1）1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    根据1号机架入口张力的变化对1号机架工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

5.2）1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

   根据1号机架轧制力的变化对工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

     

5.3）1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    根据 1号机架与2号机架间张力的变化对1号机架工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

5.4）1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    根据2号机架轧制力的变化对工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

  

5.5）2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    根据2号机架轧制力的变化对工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

     

5.6）2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

根据2号机架出口张力的变化对2号机架工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

5.7）1号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值计算 

5.8）2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值计算：

5.9）1号机架和2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值极限判断

如果F _WR1(k)≥ F _{WR1_upp} ，并且 DF _WR1 >0，则DF _WR1 =0；

如果F _WR2(k)≥ F _{WR2_upp} ，并且 DF _WR2 >0，则DF _WR2 =0；

如果F _WR1(k)￡ F _{WR1_low} ，并且 DF _WR1 <0，则DF _WR1 =0；

如果F _WR2(k)￡ F _{WR2_low} ，并且 DF _WR2 <0，则DF _WR2 =0；

如果DF _WR1 > DF _{WR1_upp} ，则DF _WR1 =DF _{WR1_upp} ；

如果DF _WR1 < DF _{WR1_low} ，则DF _WR1 =DF _{WR1_low} ；

如果DF _WR2 > DF _{WR2_upp} ，则DF _WR2 =DF _{WR2_upp} ；

如果DF _WR2 < DF _{WR2_low} ，则DF _WR2 =DF _{WR2_low} ；

式中：F _WR1(k)—当前控制周期k时刻1号机架工作辊弯辊力实测值

F _WR2(k)—当前控制周期k时刻2号机架工作辊弯辊力实测值

F _{WR1_upp}  —1号机架工作辊弯辊力实测值允许上限

F _{WR1_low}  —1号机架工作辊弯辊力实测值允许下限

F _{WR2_upp}  —2号机架工作辊弯辊力实测值允许上限

F _{WR2_low}  —2号机架工作辊弯辊力实测值允许下限

DF _{WR1_upp}  — 1号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限

DF _{WR1_low}  — 1号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限

DF _{WR2_upp}  — 2号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限

DF _{WR2_low}  — 2号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限；

5.10）输出1号机架和2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值

     

     

式中：F _{WR1_ref}(k)—当前控制周期k时刻1号机架工作辊弯辊力目标值

 F _{WR2_ref}(k) —当前控制周期k时刻2号机架工作辊弯辊力目标值；

当前控制周期结束；

6）将当前开始板形前馈控制周期k 转换为（k ＋ T），其中T为前馈控制时间周期，重复步骤1）至5）。

采用中间辊弯辊力前馈控制方式，中间辊弯辊力前馈控制过程和中间辊弯辊力前馈相对补偿值计算方法与所述工作辊弯辊力前馈控制方式类似，其步骤是：

1）当前开始板形前馈控制周期的k时刻是否到达？如果未到达，系统等待；如果到达，转到步骤2）；

2）开始执行当前板形前馈控制周期；

3）分别读取板形前馈控制相关的模型参数；

4）分别读取当前板形前馈控制周期相关的实测参数；

5）下面给出中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算步骤：

5.1）计算1号机架入口张力对1号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.2）计算1号机架轧制力对1号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.3）计算1号机架与2号机架间张力对1号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.4）计算1号机架与2号机架间张力对2号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.5）计算2号机架轧制力对2号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.6）计算2号机架出口张力对2号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.7）计算1号机架中间辊弯辊力前馈控制综合补偿值；

5.8）计算2号机架中间辊弯辊力前馈控制综合补偿值；

5.9）1号机架和2号机架中间辊弯辊力前馈控制综合补偿值极限判断；

5.10）输出1号机架和2号机架中间辊弯辊力前馈控制综合补偿值；

6）将当前开始板形前馈控制周期k 转换为（k ＋ T），其中T为前馈控制时间周期，重复步骤1）至5）。

本发明的双机架平整机板形前馈控制方法是在常规的以2号机架为重点的板形反馈控制的基础上，基于实测的两个机架平整轧制力和机架入口张力、机架之间张力以及机架出口张力的变化，分别对两个机架的弯辊力进行前馈控制补偿，以减小加、减速平整过程中平整轧制力和张力的变化对带钢板形的综合影响。一方面，可以提高平整后带钢的板形质量；另一方面，可以提高平整轧制过程的稳定性。

附图说明

图1为现有的双机架平整机不同机架张力对应的1号机架出口板形曲线图，其中（a）机架间张力＝10.2t ，（b）机架间张力＝12.3t ；

图2为本发明冷轧带钢双机架平整机板形控制方法（前馈控制）流程图，图中T为前馈控制时间周期；

图3为本发明的双机架平整机板形前馈控制结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图2、图3，一种冷轧带钢双机架平整机板形控制方法，在常规的以2号机架为重点的板形反馈控制的基础上，基于实测的两个机架平整轧制力和机架入口张力、机架之间张力以及机架出口张力的变化，分别对两个机架的工作辊弯辊力或者中间辊弯辊力进行前馈控制补偿，以减小加、减速平整过程中平整轧制力和张力的变化对带钢板形的综合影响。

双机架平整机加速、减速过程中机架的轧制力、张力等容易发生较大的变化，必然会引起1号、2号机架出口带钢板形变化。为提高加速、减速过程中板形质量和平整轧制过程的稳定性，本发明根据1号机架机架入口张力、1号机架机架轧制力、1号机架与2号机架间张力的变化，对1号机架的工作辊弯辊力（或中间辊弯辊力）进行综合的前馈控制补偿；根据2号机架机架出口张力、2号机架机架轧制力、1号机架与2号机架间张力的变化，对2号机架的工作辊弯辊力（或中间辊弯辊力）进行综合的前馈控制补偿，以消除轧制力、张力变化对各个机架出口板形的影响，提高双机架平整机轧制过程的稳定性和带钢板形质量。

图2给出了基于轧制力和张力的双机架平整机板形前馈控制流程图，图中T为前馈控制时间周期。

以下给出工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算方法。如果采用中间辊弯辊力前馈控制方式，中间弯辊力前馈控制相对补偿值计算方法与之类似。

（1）1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    在双机架平整机加、减速以及正常轧制过程中，为了降低1号机架入口张力波动对1号机架出口板形的影响，根据1号机架入口张力的变化对1号机架工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

式中：DF _{WR1_T 1}(k) —当前控制周期k时刻1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _T1 — 1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _T1FWR1 —1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力影响系数

T ₁ (k) — 当前控制周期k时刻1号机架入口张力实测值

T ₁ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻1号机架入口张力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

（2）1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    在双机架平整机加、减速以及正常轧制过程中，为了降低1号机架轧制力波动对1号机架出口板形的影响，根据1号机架轧制力的变化对工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

     

式中：DF _{WR1_P1}(k) —当前控制周期k时刻1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _P1 — 1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _P1FWR1 — 1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力影响系数

P ₁ (k) — 当前控制周期k时刻1号机架轧制力实测值

P ₁ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻1号机架轧制力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

（3）1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

     在双机架平整机加、减速以及正常轧制过程中，为了降低1号机架与2号机架间张力波动对1号机架出口板形的影响，根据 1号机架与2号机架间张力的变化对1号机架工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

式中：DF _{WR1_T 12}(k) —当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _{T12_1} — 1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _T12FWR1 —1号、2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力影响系数

T ₁₂ (k) — 当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力实测值

T ₁₂ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻1号机架与2号机架间张力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

（4）1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    在双机架平整机加、减速以及正常轧制过程中，为了降低2号机架轧制力波动对2号机架出口板形的影响，根据2号机架轧制力的变化对工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

  

式中：DF _{WR2_T 12}(k) —当前控制周期k时刻机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _{T12_2} — 1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _T12FWR2 — 1号、2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力影响系数

T ₁₂ (k) — 当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力实测值

T ₁₂ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻1号机架与2号机架间张力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

（5）2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    在双机架平整机加、减速以及正常轧制过程中，为了降低2号机架轧制力波动对2号机架出口板形的影响，根据2号机架轧制力的变化对工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

     

式中：DF _{WR2_P2}(k) —当前控制周期k时刻2号机架轧制力对工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _P2 — 2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _P2FWR2 — 2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力影响系数

P ₂ (k) — 当前控制周期k时刻2号机架轧制力实测值

P ₂ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻2号机架轧制力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

（6）2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    在双机架平整机加、减速以及正常轧制过程中，为了降低2号机架出口张力波动对2号机架出口板形的影响，根据2号机架出口张力的变化对2号机架工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

式中：DF _{WR2_T 2}(k) —当前控制周期k时刻2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _T2 — 2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _T2FWR2 —2号机架入口张力对2号机架工作辊弯辊力影响系数

T ₂ (k) — 当前控制周期k时刻2号机架出口张力实测值

T ₂ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻2号机架出口张力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；   

（7）1号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值计算 

式中：DF _WR1—当前k控制周期1号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值

DF _{WR1_T 1}(k) —当前控制周期k时刻1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

DF _{WR1_P1}(k) —当前控制周期k时刻1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

DF _{WR1_T12}(k) —当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Weight _T1 — 1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数

Weight _P1 — 1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数

Weight _{T12_1} — 1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数；

（8）2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值计算：

式中：DF _WR2 —当前k控制周期2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值

DF _{WR2_T 12}(k) —当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

DF _{WR2_P2}(k) —当前控制周期k时刻2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

DF _{WR2_T2}(k) —当前控制周期k时刻2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Weight _{T12_2} — 1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制加权

Weight _P2 — 2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数

Weight _T2 — 2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数；

（9）1号机架和2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值极限判断

如果F _WR1(k)≥ F _{WR1_upp} ，并且 DF _WR1 >0，则DF _WR1 =0；

如果F _WR2(k)≥ F _{WR2_upp} ，并且 DF _WR2 >0，则DF _WR2 =0；

如果F _WR1(k)￡ F _{WR1_low} ，并且 DF _WR1 <0，则DF _WR1 =0；

如果F _WR2(k)￡ F _{WR2_low} ，并且 DF _WR2 <0，则DF _WR2 =0；

如果DF _WR1 > DF _{WR1_upp} ，则DF _WR1 =DF _{WR1_upp} ；

如果DF _WR1 < DF _{WR1_low} ，则DF _WR1 =DF _{WR1_low} ；

如果DF _WR2 > DF _{WR2_upp} ，则DF _WR2 =DF _{WR2_upp} ；

如果DF _WR2 < DF _{WR2_low} ，则DF _WR2 =DF _{WR2_low} ；

式中：F _WR1(k)—当前控制周期k时刻1号机架工作辊弯辊力实测值

F _WR2(k)—当前控制周期k时刻2号机架工作辊弯辊力实测值

F _{WR1_upp}  —1号机架工作辊弯辊力实测值允许上限

F _{WR1_low}  —1号机架工作辊弯辊力实测值允许下限

F _{WR2_upp}  —2号机架工作辊弯辊力实测值允许上限

F _{WR2_low}  —2号机架工作辊弯辊力实测值允许下限

DF _{WR1_upp}  — 1号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限

DF _{WR1_low}  — 1号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限

DF _{WR2_upp}  — 2号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限

DF _{WR2_low}  — 2号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限；

（10）输出1号机架和2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值

     

     

式中：F _{WR1_ref}(k)—当前控制周期k时刻1号机架工作辊弯辊力目标值

 F _{WR2_ref}(k) —当前控制周期k时刻2号机架工作辊弯辊力目标值。

实施例

以双机架六辊平整机为例，对本发明的板形前馈控制方法的实现过程进行具体说明。

如图3所示，双机架平整机中与本发明有关的设备组成包括：

用于检测1号机架入口带钢张力的1号机架入口张力仪；

1号机架平整机，有上、下工作辊，上、下中间辊，上、下支撑辊，用于控制本机架出口带钢板形的工作辊弯辊、中间辊弯辊等板形执行机构等；

用于检测1号机架轧制力的1号机架侧压仪Loadcell；

用于检测1号机架和2号机架之间带钢张力的机架间张力仪；

2号机架平整机，有上、下工作辊，上、下中间辊，上、下支撑辊，用于控制本机架出口带钢板形的工作辊弯辊、中间辊弯辊等板形执行机构等；

用于检测2号机架轧制力的2号机架侧压仪Loadcell等；

用于检测2号机架出口带钢张力的2号机架出口张力仪；

承担双机架平整机板形前馈控制功能的可编程序控制器PLC；

用于检测2号机架出口带钢速度V的测速仪等。

一种双机架平整机板形前馈控制方法，其实现过程如图2所示：

1）当前开始板形前馈控制周期的k时刻是否到达？如果未到达，系统等待；如果到达，转到步骤2）。

    设定板形前馈控制周期T＝2s，带钢宽度B＝1.1m。

2）开始执行当前板形前馈控制周期。

3）分别读取板形前馈控制相关的模型参数：

1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数Gain _T1＝0.5；

1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数Gain _{T12_1}＝0.5；

1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数Gain _P1＝0.5；

1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数Gain _{T12_2}＝0.6；

2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数Gain _T2＝0.6；

2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数Gain _P2＝0.6；

1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力影响系数K _T1FWR1＝－0.2；

1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力影响系数K _T12FWR1＝－0.25；

1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力影响系数K _P1FWR1＝0.04；

1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力影响系数K _T12FWR2＝－0.28；

2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力影响系数K _T2FWR2＝－0.3；

2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力影响系数K _P2FWR2＝0.05；

1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数Weight _T1＝1.0；

1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数Weight _{T12_1}＝1.0；

1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数Weight _P1＝1.0；

1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数Weight _{T12_2}＝1.0；

2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数Weight _T2＝1.0；

2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数Weight _P2＝1.0；

1号机架工作辊弯辊力实测值允许上限F _{WR1_upp}  ＝500KN；

1号机架工作辊弯辊力实测值允许下限F _{WR1_low}  ＝45KN；

2号机架工作辊弯辊力实测值允许上限F _{WR2_upp}  ＝500KN；

2号机架工作辊弯辊力实测值允许下限F _{WR2_low}  ＝40KN；

1号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限DF _{WR1_upp}  ＝10KN；

1号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限DF _{WR1_low}  ＝－10KN；

2号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限DF _{WR2_upp}  ＝ 8KN；

2号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限DF _{WR2_low}  ＝ －8KN。

4）分别读取当前板形前馈控制周期相关的实测参数，包括：

当前控制周期k时刻1号机架工作辊弯辊力实测值F _WR1(k)＝220KN；

当前控制周期k时刻2号机架工作辊弯辊力实测值F _WR2(k)＝200KN；

当前控制周期k时刻1号机架轧制力实测值P ₁ (k)＝5600KN；

当前控制周期k时刻2号机架轧制力实测值P ₂ (k)＝2180KN；

当前控制周期k时刻1号机架入口张力实测值T ₁ (k)＝27.0KN；

当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间口张力实测值T ₁₂ (k)＝43.7KN；

当前控制周期k时刻2号机架出口张力实测值T ₂ (k)＝27.4KN；

前一前控制周期k－2时刻1号机架轧制力实测值P ₁ (k－2)＝5300KN；

前一控制周期k－2时刻2号机架轧制力实测值P ₂ (k－2)＝2100KN；

前一控制周期k－2时刻1号机架入口张力实测值T ₁ (k－2)＝28.6KN；

前一控制周期k－2时刻1号机架与2号机架间口张力实测值T ₁₂ (k－2)＝45.8KN；

前一控制周期k－2时刻2号机架出口张力实测值T ₂ (k－2)＝29.3KN。

5）分别计算两个机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值，包括：

计算1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值：

计算1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值：

计算1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值：

计算1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值：

计算2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值：

计算2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值：

6）分别计算两个机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值，包括：

计算1号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值：

 

计算2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值：

   

分别对两个机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值进行极限检查

1号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值极限检查：

F _WR1(k)＝220KN < F _{WR1_upp} ＝500KN；

F _WR1(k)＝220KN > F _{WR1_low} ＝45KN；

DF _WR1＝5.85KN < DF _{WR1_upp} ＝10KN；

DF _WR1＝5.85KN > DF _{WR1_low} ＝－10KN。

2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值极限检查：

F _WR2(k)＝200KN < F _{WR2_upp} ＝500KN；

F _WR2(k)＝200KN > F _{WR2_low} ＝40KN；

DF _WR2＝2.81KN < DF _{WR2_upp} ＝8KN；

DF _WR2＝2.81KN > DF _{WR2_low} ＝－8KN。

7）分别输出两个机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值：

确定当前控制周期k时刻1号机架工作辊弯辊力目标值：

确定当前控制周期k时刻2号机架工作辊弯辊力目标值：

    当前前馈控制周期结束。

8）k  ?（k ＋2），转到步骤1）。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种冷轧带钢双机架平整机板形控制方法，其特征是：基于实测的两个机架平整轧制力和机架入口张力、机架之间张力以及机架出口张力的变化，分别对两个机架的工作辊弯辊力或中间辊弯辊力进行前馈控制补偿，以减小加、减速平整过程中平整轧制力和张力的变化对带钢板形的综合影响；采用工作辊弯辊力前馈控制方式，具体步骤如下：

1）当前开始板形前馈控制周期的k时刻是否到达？如果未到达，系统等待；如果到达，转到步骤2）；

2）开始执行当前板形前馈控制周期；

3）分别读取板形前馈控制相关的模型参数：包括1号机架和2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数、轧制力对工作辊弯辊力影响系数、轧制力对弯辊力前馈控制加权系数、张力对弯辊力前馈控制加权系数、工作辊弯辊力实测值允许上限、工作辊弯辊力实测值允许下限、以及加权系数、工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限、工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限；

4）分别读取当前板形前馈控制周期相关的实测参数：包括1号机架和2号机架工作辊弯辊力实测值、轧制力实测值，1号机架入口张力实测值、1号机架与2号机架间口张力实测值、2号机架出口张力实测值；

5）下面给出工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算方法，其步骤是：

5.1）1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    根据1号机架入口张力的变化对1号机架工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

式中：DF _{WR1_T 1}(k) —当前控制周期k时刻1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _T1 — 1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _T1FWR1 —1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力影响系数

T ₁ (k) — 当前控制周期k时刻1号机架入口张力实测值

T ₁ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻1号机架入口张力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

5.2）1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

   根据1号机架轧制力的变化对工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

      

式中：DF _{WR1_P1}(k) —当前控制周期k时刻1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _P1 — 1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _P1FWR1 — 1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力影响系数

P ₁ (k) — 当前控制周期k时刻1号机架轧制力实测值

P ₁ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻1号机架轧制力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

 5.3）1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    根据 1号机架与2号机架间张力的变化对1号机架工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

式中：DF _{WR1_T 12}(k) —当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _{T12_1} — 1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _T12FWR1 —1号、2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力影响系数

T ₁₂ (k) — 当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力实测值

T ₁₂ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻1号机架与2号机架间张力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

5.4）1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    根据2号机架轧制力的变化对工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

   

式中：DF _{WR2_T 12}(k) —当前控制周期k时刻机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _{T12_2} — 1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _T12FWR2 — 1号、2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力影响系数

T ₁₂ (k) — 当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力实测值

T ₁₂ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻1号机架与2号机架间张力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

5.5）2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

    根据2号机架轧制力的变化对工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

      

式中：DF _{WR2_P2}(k) —当前控制周期k时刻2号机架轧制力对工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _P2 — 2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _P2FWR2 — 2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力影响系数

P ₂ (k) — 当前控制周期k时刻2号机架轧制力实测值

P ₂ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻2号机架轧制力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；

5.6）2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算

根据2号机架出口张力的变化对2号机架工作辊弯辊力进行前馈控制补偿：

式中：DF _{WR2_T 2}(k) —当前控制周期k时刻2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Gain _T2 — 2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制增益系数

K _T2FWR2 —2号机架入口张力对2号机架工作辊弯辊力影响系数

T ₂ (k) — 当前控制周期k时刻2号机架出口张力实测值

T ₂ (k-T) — 前一个控制周期k-T时刻2号机架出口张力实测值

T — 前馈控制时间周期

B — 带钢宽度；  

5.7）1号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值计算 

式中：DF _WR1—当前k控制周期1号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值

DF _{WR1_T 1}(k) —当前控制周期k时刻1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

DF _{WR1_P1}(k) —当前控制周期k时刻1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

DF _{WR1_T12}(k) —当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Weight _T1 — 1号机架入口张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数

Weight _P1 — 1号机架轧制力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数

Weight _{T12_1} — 1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数；

5.8）2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值计算：

式中：DF _WR2 —当前k控制周期2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值

DF _{WR2_T 12}(k) —当前控制周期k时刻1号机架与2号机架间张力对1号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

DF _{WR2_P2}(k) —当前控制周期k时刻2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

DF _{WR2_T2}(k) —当前控制周期k时刻2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制相对补偿值

Weight _{T12_2} — 1号机架与2号机架间张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制加权

Weight _P2 — 2号机架轧制力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数

Weight _T2 — 2号机架出口张力对2号机架工作辊弯辊力前馈控制加权系数；

5.9）1号机架和2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值极限判断

如果F _WR1(k)≥ F _{WR1_upp} ，并且 DF _WR1 >0，则DF _WR1 =0；

如果F _WR2(k)≥ F _{WR2_upp} ，并且 DF _WR2 >0，则DF _WR2 =0；

如果F _WR1(k)￡ F _{WR1_low} ，并且 DF _WR1 <0，则DF _WR1 =0；

如果F _WR2(k)￡ F _{WR2_low} ，并且 DF _WR2 <0，则DF _WR2 =0；

如果DF _WR1 > DF _{WR1_upp} ，则DF _WR1 =DF _{WR1_upp} ；

如果DF _WR1 < DF _{WR1_low} ，则DF _WR1 =DF _{WR1_low} ；

如果DF _WR2 > DF _{WR2_upp} ，则DF _WR2 =DF _{WR2_upp} ；

如果DF _WR2 < DF _{WR2_low} ，则DF _WR2 =DF _{WR2_low} ；

式中F _WR1(k)—当前控制周期k时刻1号机架工作辊弯辊力实测值

F _WR2(k)—当前控制周期k时刻2号机架工作辊弯辊力实测值

F _{WR1_upp}  —1号机架工作辊弯辊力实测值允许上限

F _{WR1_low}  —1号机架工作辊弯辊力实测值允许下限

F _{WR2_upp}  —2号机架工作辊弯辊力实测值允许上限

F _{WR2_low}  —2号机架工作辊弯辊力实测值允许下限

DF _{WR1_upp}  — 1号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限

DF _{WR1_low}  — 1号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限

DF _{WR2_upp}  — 2号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许上限

DF _{WR2_low}  — 2号机架工作辊弯辊力前馈控制单步输出值允许下限；

5.10）输出1号机架和2号机架工作辊弯辊力前馈控制综合补偿值

      

      

式中：F _{WR1_ref}(k)—当前控制周期k时刻1号机架工作辊弯辊力目标值

F _{WR2_ref}(k) —当前控制周期k时刻2号机架工作辊弯辊力目标值；

当前控制周期结束；

6）将当前开始板形前馈控制周期k 转换为（k ＋ T），其中T为前馈控制时间周期，重复步骤1）至5）。

2.根据权利要求1所述的冷轧带钢双机架平整机板形控制方法，其特征是：采用中间辊弯辊力前馈控制方式，中间辊弯辊力前馈控制过程和中间辊弯辊力前馈相对补偿值计算方法与所述工作辊弯辊力前馈控制方式类似，其步骤是：

1）当前开始板形前馈控制周期的k时刻是否到达？如果未到达，系统等待；如果到达，转到步骤2）；

2）开始执行当前板形前馈控制周期；

3）分别读取板形前馈控制相关的模型参数；

4）分别读取当前板形前馈控制周期相关的实测参数；

5）下面给出中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值计算步骤：

5.1）计算1号机架入口张力对1号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.2）计算1号机架轧制力对1号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.3）计算1号机架与2号机架间张力对1号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.4）计算1号机架与2号机架间张力对2号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.5）计算2号机架轧制力对2号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.6）计算2号机架出口张力对2号机架中间辊弯辊力前馈控制相对补偿值；

5.7）计算1号机架中间辊弯辊力前馈控制综合补偿值；

5.8）计算2号机架中间辊弯辊力前馈控制综合补偿值；

5.9）1号机架和2号机架中间辊弯辊力前馈控制综合补偿值极限判断；

5.10）输出1号机架和2号机架中间辊弯辊力前馈控制综合补偿值；

6）将当前开始板形前馈控制周期k 转换为（k ＋ T），其中T为前馈控制时间周期，重复步骤1）至5）。

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