CN103056169A - 冷连轧机边缘降的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种冷连轧机边缘降的控制方法，包括如下的步骤：获取带钢的边缘降偏差；根据边缘降偏差计算操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差；根据操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差计算稳定性指标；基于稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数和下工作辊窜动增益系数；根据操作侧边缘降偏差和上工作辊窜动增益系数得到上工作辊窜动调整量；根据传动侧边缘降偏差和下工作辊窜动增益系数得到下工作辊窜动调整量。本发明的冷连轧机边缘降的控制方法将增益系数设为与稳定性指标成正比。稳定性指标设定为一定取值范围，该取值范围能够保证冷连轧机轧制稳定。

Description

冷连轧机边缘降的控制方法

技术领域

本发明涉及板带冷轧领域，尤其涉及一种冷连轧机边缘降的控制方法。

背景技术

随着工业生产的不断发展，对冷轧带钢几何形状的要求越来越高，因此，边缘降成为冷轧带钢的重要质量指标。冷轧带钢的边缘降直接影响到下游行业的生产率、成材率和成本的高低以及产品的外观，因此，在冷轧生产中采用边缘降自动控制技术，从而提高带钢边缘降指标。

冷连轧机是冶金行业中最复杂、自动化程度最高、精度要求最严的装备之一，它在一定程度上代表了钢铁工业技术发展的水平。目前，冷连轧机对于带钢轧制方向上的厚度偏差已经能够进行有效控制。随着节约物质资源与能源日益成为全球的发展趋势，用户对板带材的横向厚度精度要求的日益苛刻，边缘降控制成为冷连轧机控制发展的新阶段，优化冷连轧机边缘降自动控制参数，对于提高冷连轧机的边缘降控制能力具有非常重要的意义。

冷连轧机边缘降自动控制原理为：首先，根据测量到的边缘降实际值信号得到边缘降偏差，然后，边缘降偏差乘以增益系数，得到边缘降执行机构调整量，最后，边缘降执行机构动作，从而达到消除边缘降偏差的目的。其中，边缘降自动控制的增益系数决定了边缘降执行机构消除边缘降偏差的动态效果。

现有的冷连轧机边缘降自动控制方法采用在线试验的方法或者保守原则将边缘降自动控制的增益系数设置为某一常数。该增益系数的设定可以保证轧制过程的稳定性，但是不能获得最佳的边缘降控制效果。现有的冷连轧机边缘降的控制方法的基本控制思想如下：将测量到的边缘降实际值信号减去边缘降目标值，得到操作侧边缘降偏差以及传动侧边缘降偏差；将操作侧边缘降偏差乘以上工作辊窜动增益系数，该增益系数为常数，从而得到机架上工作辊窜动的调整量；将传动侧边缘降偏差乘以下工作辊窜动增益系数，该增益系数为常数，得到机架下工作辊窜动的调整量；将调整量输出到冷连轧机机架控制单元，改变冷连轧机出口带钢边缘降大小。

图1揭示了现有的冷连轧机边缘降的控制方法，参考图1所示，现有的方法包括如下的步骤：

S101.开始。

S102.每个控制周期获取带钢的边缘降偏差信号；

S103.获取操作侧边缘降偏差及传动侧边缘降偏差；

S104.设定边缘降自动控制的增益系数为常数；

S105.操作侧边缘降偏差乘以上工作辊窜动增益系数，该增益系数为常数，从而得到上工作辊窜动调整量；传动侧边缘降偏差乘以下工作辊窜动增益系数，该增益系数为常数，从而得到下工作辊窜动调整量；

S106.将调整量输出到机架控制单元；

S107.结束。

上述的控制方法中，由边缘降自动控制调试工程师根据经验或者采用试验的方法整定出上工作辊窜动增益系数和下工作辊窜动增益系数，增益系数的整定优先保证冷连轧机在轧制过程中的稳定性，不会引起带钢跑偏、断带，但是，容易造成边缘降自动控制的动态效果欠佳，从而降低整个钢卷长度方向上成品带钢边缘降质量。因此，边缘降自动控制的关键在于如何整定系统的增益系数，使之既满足轧制稳定性的要求，又能达到理想的动态控制效果，从而提高整个钢卷长度方向上成品带钢边缘降质量。

发明内容

本发明旨在提出一种按照稳定性指标在线优化边缘降自动控制增益系数的方法。

根据本发明的一实施例，提出一种冷连轧机边缘降的控制方法，包括如下的步骤：

获取带钢的边缘降偏差；

根据边缘降偏差计算操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差；

根据操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差计算稳定性指标；

基于稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数和下工作辊窜动增益系数；

根据操作侧边缘降偏差和上工作辊窜动增益系数得到上工作辊窜动调整量；

根据传动侧边缘降偏差和下工作辊窜动增益系数得到下工作辊窜动调整量。

在一个实施例中，获取带钢的边缘降偏差包括如下的步骤：测量带钢的边缘降数据，得到实测边缘降数据；对实测的边缘降数据进行滑动平均处理，得到平滑实测边缘降数据；计算平滑实测边缘降数据与目标边缘降数据的差，得到边缘降偏差。

在一个实施例中，根据操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差计算稳定性指标包括：计算上工作辊窜动的稳定性指标和下工作辊窜动的稳定性指标。

在一个实施例中，基于稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数和下工作辊窜动增益系数包括：计算上工作辊窜动基本增益系数；计算下工作辊窜动基本增益系数；根据上工作辊窜动基本增益系数和上工作辊窜动稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数；根据下工作辊窜动基本增益系数和下工作辊窜动稳定性指标计算下工作辊窜动增益系数。

本发明的冷连轧机边缘降的控制方法将增益系数设为与稳定性指标成正比。稳定性指标设定为一定取值范围，该取值范围能够保证冷连轧机轧制稳定。其中，稳定性指标数值越大，系统的稳定性越差，但是，边缘降控制的动态响应越快。当边缘降偏差过大或者边缘降偏差有增加趋势，增大稳定性指标数值，从而能够做到快速消除边缘降偏差；当边缘降偏差较低或者边缘降偏差有降低趋势，降低稳定性指标数值，从而将边缘降偏差稳定地控制在允许范围内。采用本发明的冷连轧机边缘降的控制方法，既保证冷连轧机轧制稳定，又提高了带钢的边缘降质量。本发明的冷连轧机边缘降的控制方法中的增益系数随着边缘降偏差的变化进行在线优化，而现有方法中的增益系数是常数，与边缘降偏差无关。

附图说明

图1揭示了现有技术中的冷连轧机边缘降的控制方法的流程图；

图2揭示了根据本发明的一实施例的冷连轧机边缘降的控制方法的流程图。

图3揭示了应用本发明的冷连轧机边缘降的控制方法的冷连轧机的控制机构的结构图。

图4揭示了根据本发明的一实施例的冷连轧机边缘降的控制方法的实现流程。

具体实施方式

参考图2所示，本发明揭示了一种冷连轧机边缘降的控制方法，包括如下的步骤：

S201.获取带钢的边缘降偏差。

S202.根据边缘降偏差计算操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差。

S203.根据操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差计算稳定性指标。

S204.基于稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数和下工作辊窜动增益系数。

S205.根据操作侧边缘降偏差和上工作辊窜动增益系数得到上工作辊窜动调整量。

S206.根据传动侧边缘降偏差和下工作辊窜动增益系数得到下工作辊窜动调整量。

步骤S201中，获取带钢的边缘降偏差通过下述的过程实现：

测量带钢的边缘降数据，得到实测边缘降数据；

对实测的边缘降数据进行滑动平均处理，得到平滑实测边缘降数据；

计算平滑实测边缘降数据与目标边缘降数据的差，得到边缘降偏差。

步骤S202中，根据边缘降偏差计算操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差实现如下：

计算操作侧边缘降偏差为：

操作侧边缘降偏差a₁＝X_os；

其中X_os表示靠近带钢操作侧位置处的边缘降偏差；

计算传动侧边缘降偏差为：

传动侧边缘降偏差a₂＝X_ds；

其中X_ds表示靠近带钢传动侧位置处的边缘降偏差。

步骤S203中，根据操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差计算稳定性指标包括计算上工作辊窜动的稳定性指标和下工作辊窜动的稳定性指标。

上工作辊窜动的稳定性指标计算为：

${\mathrm{\λ}}_T\left(a_1\right)={\mathrm{\λ}}_{T\min }+|{\mathrm{\β}}_1\frac{a_1}{a_{1m}}+{\mathrm{\γ}}_1\frac{\mathrm{\Δ}{a}_1}{\mathrm{\Δ}{a}_{1m}}|({\mathrm{\λ}}_{T\max }-{\mathrm{\λ}}_{T\min });$

其中Δa₁为操作侧边缘降偏差的变化量，为当前控制周期的操作侧边缘降偏差减去上一控制周期的操作侧边缘降偏差；

β₁为操作侧边缘降偏差的加权系数、γ₁为操作侧边缘降偏差变化量的加权系数，β₁＞0、γ₁＞0、β₁+γ₁＝1.0。在实际工程中，β₁取值为0.8、γ₁取值为0.2。

a_1m为操作侧边缘降偏差的取值范围，a_1m＞0；

Δa_1m为操作侧边缘降偏差变化量的取值范围，Δa_1m＞0；

其中，当a₁＞a_1m，则取a₁＝a_1m；当a₁＜-a_1m，则取a₁＝-a_1m；

当Δa₁＞Δa_1m，则取Δa₁＝Δa_1m；当Δa₁＜-Δa_1m，则取Δa₁＝-Δa_1m；

操作侧边缘降偏差的加权系数β₁大于操作侧边缘降偏差变化量的加权系数γ₁。

下工作辊窜动的稳定性指标计算为：

${\mathrm{\λ}}_B\left(a_2\right)={\mathrm{\λ}}_{B\min }+|{\mathrm{\β}}_2\frac{a_2}{a_{2m}}+{\mathrm{\γ}}_2\frac{\mathrm{\Δ}{a}_2}{\mathrm{\Δ}{a}_{2m}}|({\mathrm{\λ}}_{B\max }-{\mathrm{\λ}}_{B\min });$

其中Δa₂为传动侧边缘降偏差的变化量，为当前控制周期的传动侧边缘降偏差减去上一控制周期的传动侧边缘降偏差；

β₂为传动侧边缘降偏差的加权系数、γ₂为传动侧边缘降偏差变化量的加权系数，β₂＞0，γ₂＞0，β₂+γ₂＝1.0。在实际工程中，β₂取值为0.8、γ₂取值为0.2。

a_2m为传动侧边缘降偏差的取值范围，a_2m＞0；

Δa_2m为传动侧边缘降偏差变化量的取值范围，Δa_2m＞0；

其中，当a₂＞a_2m，则取a₂＝a_2m；当a₂＜-a_2m，则取a₂＝-a_2m；

当Δa₂＞Δa_2m，则取Δa₂＝Δa_2m；当Δa₂＜-Δa_2m，则取Δa₂＝-Δa_2m；

传动侧边缘降偏差的加权系数β₂大于传动侧边缘降偏差变化量的加权系数γ₂。

步骤S204中，基于稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数和下工作辊窜动增益系数的过程实现如下：

计算上工作辊窜动基本增益系数；

计算下工作辊窜动基本增益系数；

根据上工作辊窜动基本增益系数和上工作辊窜动稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数；

根据下工作辊窜动基本增益系数和下工作辊窜动稳定性指标计算下工作辊窜动增益系数。

上工作辊窜动基本增益系数k_T0与下工作辊窜动基本增益系数K_B0相等。上工作辊窜动基本增益系数k_T0与下工作辊窜动基本增益系数K_B0计算为：

$k_{T0}=k_{B0}=\frac{T}{\mathrm{\τ}};$

其中T为控制周期；

τ为边缘降测量滞后时间。

边缘降测量滞后时间τ的一种计算方式为：

$\mathrm{\τ}=\frac{L_1}{V_1}+\frac{L_2}{V_2}+\frac{L_3}{V_3}+\frac{L_4}{V_4}+\frac{L_5}{V_5};$

其中L₁为冷连轧机的第一机架与第二机架之间的距离；

L₂为冷连轧机的第二机架与第三机架之间的距离；

L₃为冷连轧机的第三机架与第四机架之间的距离；

L₄为冷连轧机的第四机架与第五机架之间的距离；

L₅为冷连轧机的第五机架与边缘降仪之间的距离；

V₁～V₅分别表示第一～第五机架的出口带钢速度。

在实际的应用中，也可以进测量第五机架的出口带钢速度V₅，而第一～第四机架的出口带钢速度V₁～V₄可以通过计算得到。边缘降测量滞后时间τ计算如下：

$\mathrm{\τ}=\frac{m_1{L}_1}{m_5{V}_5}+\frac{m_2{L}_2}{m_5{V}_5}+\frac{m_3{L}_3}{m_5{V}_5}+\frac{m_4{L}_4}{m_5{V}_5}+\frac{L_5}{V_5};$

其中V₅为第五机架的出口带钢速，V₅通过测量获得；

第一～第四机架的出口带钢速度V₁～V₄可以通过秒流量平衡方程算出：

m₁V₁＝m₂V₂＝m₃V₃＝m₄V₄＝m₅V₅；

其中m₁～m₅分别为表示第一～第五机架的出口带钢厚度设定值。

上工作辊窜动增益系数根据上工作辊窜动基本增益系数和上工作辊窜动稳定性指标计算。下工作辊窜动增益系数根据下工作辊窜动基本增益系数和下工作辊窜动稳定性指标计算：

上工作辊窜动增益系数k_T和下工作辊窜动增益系数k_B计算为：

$\left\{\begin{array}{c}{k}_T=k_{T0}{\mathrm{\λ}}_T\left(a_1\right)\\ k_B=k_{B0}{\mathrm{\λ}}_B\left(a_2\right)\end{array}\right.;$

其中k_T0为上工作辊窜动基本增益系数；

K_B0为下工作辊窜动基本增益系数；

λ_T(a₁)为上工作辊窜动稳定性指标，取值范围[λ_Tmin，λ_Tmax]；

λ_B(a2)为下工作辊窜动稳定性指标，取值范围[λ_Bmin，λ_Bmax]；

其中λ_Tmin的倒数等于上工作辊窜动边缘降调控能力的2.5倍；

λ_Tmax的倒数等于上工作辊窜动边缘降调控能力的1.5倍；

上工作辊窜动边缘降调控能力是指当上工作辊窜动由0变化到极限值(1.0)时，操作侧边缘降偏差的变化量的大小。在实际工程中，上工作辊窜动调控能力可以通过在线测试计算出来。

λ_Bmin的倒数可以考虑等于下工作辊窜动边缘降调控能力的2.5倍；

λ_Bmax的倒数可以考虑等于下工作辊窜动边缘降调控能力的1.5倍；

下工作辊窜动边缘降调控能力是指当下工作辊窜动由0变化到极限值(1.0)时，传动侧边缘降偏差系数的变化量的大小。在实际工程中，下工作辊窜动调控能力可以通过在线测试计算出来。

在步骤S205和步骤S206中，据操作侧边缘降偏差和上工作辊窜动增益系数得到上工作辊窜动调整量：

ΔS_T＝k_Ta₁；

根据传动侧边缘降偏差和下工作辊窜动增益系数得到下工作辊窜动调整量：

ΔS_B＝k_Ba₂。

通过上述的方法，得到上工作辊窜动的调整量和下工作辊窜动的调整量，修正执行机构的设定值，从而达到调节带钢实际边缘降的目的。其中，上工作辊窜动的调整量为上工作辊窜动极限能力的百分比，单位％；下工作辊窜动的调整量为下工作辊窜动极限能力的百分比，单位％。

图3揭示了应用本发明的冷连轧机边缘降的控制方法的冷连轧机的控制机构的结构图。参考图3所示，该冷连轧机的控制机构包括机械设备，比如边缘降仪301和冷连轧机，还包括和电气设备，比如机架控制PLC 302、边缘降控制器303、边缘降测量计算机304。其中，带钢边缘降的测量由边缘降仪301完成，边缘降仪301将转换后的电信号发送到边缘降测量计算机304，边缘降计算机304将电信号转换为实际边缘降信号。带钢边缘降的调控由冷连轧机完成，冷连轧机机架的上工作辊窜动、下工作辊窜动分别调控操作侧和传动侧的边缘降缺陷。其中，冷连轧机包括第一机架S1、第二机架S2、第三机架S3、第四机架S4、第五机架S5。L₁～L₄表示机架之间的水平距离，L5表示第五机架与边缘降仪之间的距离。m₁～m₅表示每个机架出口的带钢厚度，V₁～V₅表示每个机架出口的带钢速度。

首先，边缘降控制器303中的边缘降自动控制程序每隔一定控制周期，从边缘降测量计算机304接收实际边缘降信号，根据实际边缘降信号和保存在边缘降控制器303中的目标边缘降值，得到边缘降偏差。然后，根据边缘降偏差，通过边缘降自动控制算法得到冷连轧机边缘降调控装置的调整量，即上工作辊窜动的调整量和下工作辊窜动的调整量，单位均为％。最后，如果冷连轧机状态正常，将计算后的边缘降调控装置的调整量发送到机架控制PLC 302。机架控制PLC 302控制上工作辊窜动和下工作辊窜动按照调整量动作到相应位置，机架控制PLC 302向边缘降控制器303反馈机架状态。

图4揭示了根据本发明的一实施例的冷连轧机边缘降的控制方法的实现流程。包括如下的过程：

S401.开始。

S402.每个控制周期获取带钢的边缘降偏差信号。

S403.获取操作侧边缘降偏差及传动侧边缘降偏差。

S404.设定边缘降自动控制的上工作辊窜动增益系数为上工作辊窜动基本增益系数乘以稳定性指标，设定边缘降自动控制的下工作辊窜动增益系数为下工作辊窜动基本增益系数乘以稳定性指标。

S405.计算上工作辊窜动基本增益系数，计算下工作辊窜动基本增益系数。

S406.根据操作侧边缘降偏差，得到上工作辊窜动的稳定性指标。

S407.根据传动侧边缘降偏差，得到下工作辊窜动的稳定性指标。

S408.根据上工作辊窜动基本增益系数和上工作辊窜动稳定性指标，得到上工作辊窜动增益系数，根据下工作辊窜动基本增益系数和下工作辊窜动稳定性指标，得到下工作辊窜动增益系数。

S409.操作侧边缘降偏差乘以上工作辊窜动增益系数，得到上工作辊窜动调整量，传动侧边缘降偏差乘以下工作辊窜动增益系数，得到下工作辊窜动调整量。

S410.将调整量输出到机架控制单元。

S411.结束。

下面介绍使用本发明的冷连轧机边缘降的控制方法的一个应用实例。冷连轧机类型为：沿着带钢运动方向，五个机架均为6辊轧机。机架间的距离L₁，L₂，L₃，L₄均为4.5m。冷连轧机第5机架与边缘降仪的水平距离为2.5m。带钢的最大速度为1600m/min。

以轧机各机架出口厚度设定为：m₁＝1.72mm、m₂＝1.136mm、m₃＝0.799mm、m₄＝0.562mm、m₅＝0.501mm的情况下给出边缘降自动控制的计算过程。

在边缘降自动控制投入运行前，首先测试上工作辊窜动和下工作辊窜动的边缘降调控能力，得到稳定性指标取值范围：

${\mathrm{\λ}}_{T\min }=\frac{1}{10*2.5}=0.04;$

${\mathrm{\λ}}_{T\max }=\frac{1}{10*1.5}=0.067;$

${\mathrm{\λ}}_{B\min }=\frac{1}{10*2.5}=0.04;$

${\mathrm{\λ}}_{B\max }=\frac{1}{10*1.5}=0.067.$

将目标边缘降以及稳定性指标取值范围λ_Tmin，λ_Tmax，λ_BLmin，λ_Bmax存储于边缘降控制器上的数据库中。

在以上基础上，边缘降自动控制程序按照控制周期(T＝0.75s)进行如下计算。

实例1：

从边缘降测量计算机接收实际边缘降信号，对实测的边缘降信号进行滑动平均处理，得到平滑的实测边缘降数据。将实测的边缘降数据减去目标边缘降，这时得到的操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差分别为：a₁＝6，a₂＝8，保存偏差a₁，a₂，在下一控制周期使用。

计算基本增益系数，这时带钢的速度为900m/min，即15m/s，那么

$k_{T0}=k_{B0}=\frac{T}{\mathrm{\τ}}=\frac{0.75}{\frac{1.72\×4.5}{0.501\×15}+\frac{1.136\×4.5}{0.501\×15}+\frac{0.799\×4.5}{0.501\×15}+\frac{0.562\×4.5}{0.501\×15}+\frac{2.5}{15}}=0.28.$

考虑到在实际冷连轧机中的边缘降测量结果，a_1m＝a_2m＝10，Δa_1m＝Δa_2m＝8。

计算上工作辊窜动的稳定性指标，提取上一控制周期保存的系数a₁＝0.0，那么Δa₁＝2.1，得到

${\mathrm{\λ}}_T\left(a_1\right)={\mathrm{\λ}}_{T\min }+|\mathrm{\β}\frac{a_1}{a_{1m}}+\mathrm{\γ}\frac{\mathrm{\Δ}{a}_1}{\mathrm{\Δ}{a}_{1m}}|({\mathrm{\λ}}_{T\max }-{\mathrm{\λ}}_{T\min })=0.04+|0.8*\frac{6}{10}+0.2*\frac{6}{8}|(0.067-0.04)=0.054;$

计算下工作辊窜动的稳定性指标提取上一控制周期保存的系数a₂＝0.0，那么Δa₂＝4.2，得到

${\mathrm{\λ}}_B\left(a_2\right)={\mathrm{\λ}}_{B\min }+|\mathrm{\β}\frac{a_2}{a_{2m}}+\mathrm{\γ}\frac{\mathrm{\Δ}{a}_2}{\mathrm{\Δ}{a}_{2m}}|({\mathrm{\λ}}_{B\max }-{\mathrm{\λ}}_{B\min })=0.04+|0.8*\frac{8}{10}+0.2*\frac{8}{8}|(0.067-0.04)=0.047$ ；

根据上述计算结果，分别得到上工作辊窜动的增益系数和下工作辊窜动的增益系数

$\left\{\begin{array}{c}{k}_T=k_{T0}{\mathrm{\λ}}_T\left(a_1\right)=0.28*0.054=0.015\\ k_B=k_{B0}{\mathrm{\λ}}_B\left(a_2\right)=0.28*0.047=0.013\end{array}\right.;$

按照公式ΔS_T＝k_Ta₁＝0.015*6＝0.09，计算出上工作辊窜动的调整量为0.09，即9％，修正上工作辊窜动的设定值。

按照公式ΔS_B＝k_Ba₂＝0.013*8＝0.104，计算出下工作辊窜动的调整量为0.104，即10.4％，修正下工作辊窜动的设定值。

将上工作辊窜动调整量和下工作辊窜动调整量下发给机架控制进行执行。

下一个控制周期，重复上述过程。

实例2：

从边缘降测量计算机接收实际边缘降信号，对实测的边缘降信号进行滑动平均处理，得到平滑的实测边缘降数据。将实测的边缘降数据减去目标边缘降，这时得到的操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差分别为：a₁＝3，a₂＝4，保存偏差a₁，a₂，在下一控制周期使用。

计算基本增益系数，这时带钢的速度仍然为900m/min，即15m/s，那么

$k_{T0}=k_{B0}=\frac{T}{\mathrm{\τ}}=\frac{0.75}{\frac{1.72\×4.5}{0.501\×15}+\frac{1.136\×4.5}{0.501\×15}+\frac{0.799\×4.5}{0.501\×15}+\frac{0.562\×4.5}{0.501\×15}+\frac{2.5}{15}}=0.28.$

考虑到在实际冷连轧机中的边缘降测量结果，a_1m＝a_2m＝10，Δa_1m＝Δa_2m＝8。

计算上工作辊窜动的稳定性指标，提取上一控制周期保存的系数a₁＝6，那么Δa₁＝-3，得到

${\mathrm{\λ}}_T\left(a_1\right)={\mathrm{\λ}}_{T\min }+|\mathrm{\β}\frac{a_1}{a_{1m}}+\mathrm{\γ}\frac{\mathrm{\Δ}{a}_1}{\mathrm{\Δ}{a}_{1m}}|({\mathrm{\λ}}_{T\max }-{\mathrm{\λ}}_{T\min })=0.04+|0.8*\frac{3}{10}+0.2*\frac{-3}{8}|(0.067-0.04)=0.0414$ ；

计算下工作辊窜动的稳定性指标提取上一控制周期保存的系数a₂＝8，那么Δa₂＝-4，得到

${\mathrm{\λ}}_B\left(a_2\right)={\mathrm{\λ}}_{B\min }+|\mathrm{\β}\frac{a_2}{a_{2m}}+\mathrm{\γ}\frac{\mathrm{\Δ}{a}_2}{\mathrm{\Δ}{a}_{2m}}|({\mathrm{\λ}}_{B\max }-{\mathrm{\λ}}_{B\min })=0.04+|0.8*\frac{4}{10}+0.2*\frac{-4}{8}|(0.067-0.04)=0.0406$ ；

根据上述计算结果，分别得到上工作辊窜动的增益系数和下工作辊窜动的增益系数

$\left\{\begin{array}{c}{k}_T=k_{T0}{\mathrm{\λ}}_T\left(a_1\right)=0.28*0.0414=0.0116\\ k_B=k_{B0}{\mathrm{\λ}}_B\left(a_2\right)=0.28*0.0406=0.0114\end{array}\right.;$

按照公式ΔS_T＝k_Ta₁＝0.0116*3＝0.035，计算出上工作辊窜动的调整量为0.035，即3.5％，修正上工作辊窜动的设定值。

按照公式ΔS_B＝k_Ba₂＝0.0114*4＝0.046，计算出下工作辊窜动的调整量为0.046，即4.6％，修正下工作辊窜动的设定值。

将上工作辊窜动调整量和下工作辊窜动调整量下发给机架控制进行执行。

下一个控制周期，重复上述过程。

本发明的冷连轧机边缘降的控制方法将增益系数设为与稳定性指标成正比。稳定性指标设定为一定取值范围，该取值范围能够保证冷连轧机轧制稳定。其中，稳定性指标数值越大，系统的稳定性越差，但是，边缘降控制的动态响应越快。当边缘降偏差过大或者边缘降偏差有增加趋势，增大稳定性指标数值，从而能够做到快速消除边缘降偏差；当边缘降偏差较低或者边缘降偏差有降低趋势，降低稳定性指标数值，从而将边缘降偏差稳定地控制在允许范围内。采用本发明的冷连轧机边缘降的控制方法，既保证冷连轧机轧制稳定，又提高了带钢的边缘降质量。本发明的冷连轧机边缘降的控制方法中的增益系数随着边缘降偏差的变化进行在线优化，而现有方法中的增益系数是常数，与边缘降偏差无关。

Claims (10)

1.一种冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，包括：

获取带钢的边缘降偏差；

根据所述边缘降偏差计算操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差；

根据所述操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差计算稳定性指标；

基于稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数和下工作辊窜动增益系数；

根据操作侧边缘降偏差和上工作辊窜动增益系数得到上工作辊窜动调整量；

根据传动侧边缘降偏差和下工作辊窜动增益系数得到下工作辊窜动调整量。

2.如权利要求1所述的冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，获取带钢的边缘降偏差包括：

测量带钢的边缘降数据，得到实测边缘降数据；

对实测的边缘降数据进行滑动平均处理，得到平滑实测边缘降数据；

计算平滑实测边缘降数据与目标边缘降数据的差，得到边缘降偏差。

3.如权利要求1所述的冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，根据所述边缘降偏差计算操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差包括：

计算操作侧边缘降偏差为：

操作侧边缘降偏差a₁＝X_os；

其中X_os表示靠近带钢操作侧位置处的边缘降偏差；

计算传动侧边缘降偏差为：

传动侧边缘降偏差a₂＝X_ds；

其中X_ds表示靠近带钢传动侧位置处的边缘降偏差。

4.如权利要求3所述的冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，根据所述操作侧边缘降偏差和传动侧边缘降偏差计算稳定性指标包括：

计算上工作辊窜动的稳定性指标和下工作辊窜动的稳定性指标；

其中上工作辊窜动的稳定性指标计算为：

${\mathrm{\λ}}_T\left(a_1\right)={\mathrm{\λ}}_{T\min }+|{\mathrm{\β}}_1\frac{a_1}{a_{1m}}+{\mathrm{\γ}}_1\frac{\mathrm{\Δ}{a}_1}{\mathrm{\Δ}{a}_{1m}}|({\mathrm{\λ}}_{T\max }-{\mathrm{\λ}}_{T\min });$

其中Δa₁为操作侧边缘降偏差的变化量，为当前控制周期的操作侧边缘降偏差减去上一控制周期的操作侧边缘降偏差；

β₁为操作侧边缘降偏差的加权系数、γ₁为操作侧边缘降偏差变化量的加权系数，β₁＞0、γ₁＞0、β₁+γ₁＝1.0；

a_1m为操作侧边缘降偏差的取值范围，a_1m＞0；

Δa_1m为操作侧边缘降偏差变化量的取值范围，Δa_1m＞0；

其中，当a₁＞a_1m，则取a₁＝a_1m；当a₁＜-a_1m，则取a₁＝-a_1m；

当Δa₁＞Δa_1m，则取Δa₁＝Δa_1m；当Δa₁＜-Δa_1m，则取Δa₁＝-Δa_1m；

操作侧边缘降偏差的加权系数β₁大于操作侧边缘降偏差变化量的加权系数γ₁；

其中下工作辊窜动的稳定性指标计算为：

${\mathrm{\λ}}_B\left(a_2\right)={\mathrm{\λ}}_{B\min }+|{\mathrm{\β}}_2\frac{a_2}{a_{2m}}+{\mathrm{\γ}}_2\frac{\mathrm{\Δ}{a}_2}{\mathrm{\Δ}{a}_{2m}}|({\mathrm{\λ}}_{B\max }-{\mathrm{\λ}}_{B\min });$

其中Δa₂为传动侧边缘降偏差的变化量，为当前控制周期的传动侧边缘降偏差减去上一控制周期的传动侧边缘降偏差；

β₂为传动侧边缘降偏差的加权系数、γ₂为传动侧边缘降偏差变化量的加权系数，β₂＞0，γ₂＞0，β₂+γ₂＝1.0；

a_2m为传动侧边缘降偏差的取值范围，a_2m＞0；

Δa_2m为传动侧边缘降偏差变化量的取值范围，Δa_2m＞0；

其中，当a₂＞a_2m，则取a₂＝a_2m；当a₂＜-a_2m，则取a₂＝-a_2m；

当Δa₂＞Δa_2m，则取Δa₂＝Δa_2m；当Δa₂＜-Δa_2m，则取Δa₂＝-Δa_2m；

传动侧边缘降偏差的加权系数β₂大于传动侧边缘降偏差变化量的加权系数γ₂。

5.如权利要求4所述的冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，基于稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数和下工作辊窜动增益系数包括：

计算上工作辊窜动基本增益系数；

计算下工作辊窜动基本增益系数；

根据上工作辊窜动基本增益系数和上工作辊窜动稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数；

根据下工作辊窜动基本增益系数和下工作辊窜动稳定性指标计算下工作辊窜动增益系数。

6.如权利要求5所述的冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，

上工作辊窜动基本增益系数k_TO与下工作辊窜动基本增益系数K_BO相等；

上工作辊窜动基本增益系数k_TO与下工作辊窜动基本增益系数K_BO计算为：

$k_{T0}=k_{B0}=\frac{T}{\mathrm{\τ}};$

其中T为控制周期；

τ为边缘降测量滞后时间。

7.如权利要求6所述的冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，边缘降测量滞后时间τ计算为：

$\mathrm{\τ}=\frac{L_1}{V_1}+\frac{L_2}{V_2}+\frac{L_3}{V_3}+\frac{L_4}{V_4}+\frac{L_5}{V_5};$

其中L₁为冷连轧机的第一机架与第二机架之间的距离；

L₂为冷连轧机的第二机架与第三机架之间的距离；

L₃为冷连轧机的第三机架与第四机架之间的距离；

L₄为冷连轧机的第四机架与第五机架之间的距离；

L₅为冷连轧机的第五机架与边缘降仪之间的距离；

V₁～V₅分别表示第一～第五机架的出口带钢速度。

8.如权利要求6所述的冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，边缘降测量滞后时间τ计算为：

$\mathrm{\τ}=\frac{m_1{L}_1}{m_5{V}_5}+\frac{m_2{L}_2}{m_5{V}_5}+\frac{m_3{L}_3}{m_5{V}_5}+\frac{m_4{L}_4}{m_5{V}_5}+\frac{L_5}{V_5};$

其中V₅为第五机架的出口带钢速，V₅通过测量获得；

第一～第四机架的出口带钢速度V₁～V₄可以通过秒流量平衡方程算出：

m₁V₁＝m₂V₂＝m₃V₃＝m₄V₄＝m₅V₅；

其中m₁～m₅分别为表示第一～第五机架的出口带钢厚度设定值。

9.如权利要求6所述的冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，根据上工作辊窜动基本增益系数和上工作辊窜动稳定性指标计算上工作辊窜动增益系数和根据下工作辊窜动基本增益系数和下工作辊窜动稳定性指标计算下工作辊窜动增益系数包括：

上工作辊窜动增益系数k_T和下工作辊窜动增益系数k_B计算为：

$\left\{\begin{array}{c}{k}_T=k_{T0}{\mathrm{\λ}}_T\left(a_1\right)\\ k_B=k_{B0}{\mathrm{\λ}}_B\left(a_2\right)\end{array}\right.;$

其中k_T0为上工作辊窜动基本增益系数；

K_B0为下工作辊窜动基本增益系数；

λ_T(a₁)为上工作辊窜动稳定性指标，取值范围[λ_Tmin，λ_Tmax]；

λ_B(a₂)为下工作辊窜动稳定性指标，取值范围[λ_Bmin，λ_Bmax]；

其中λ_Tmin的倒数等于上工作辊窜动边缘降调控能力的2.5倍；

λ_Tmax的倒数等于上工作辊窜动边缘降调控能力的1.5倍；

上工作辊窜动边缘降调控能力是指当上工作辊窜动由0变化到极限值(1.0)时，操作侧边缘降偏差的变化量的大小；

λ_Bmin的倒数可以考虑等于下工作辊窜动边缘降调控能力的2.5倍；

λ_Bmax的倒数可以考虑等于下工作辊窜动边缘降调控能力的1.5倍；

下工作辊窜动边缘降调控能力是指当下工作辊窜动由0变化到极限值(1.0)时，传动侧边缘降偏差系数的变化量的大小。

10.如权利要求9所述的冷连轧机边缘降的控制方法，其特征在于，据操作侧边缘降偏差和上工作辊窜动增益系数得到上工作辊窜动调整量和根据传动侧边缘降偏差和下工作辊窜动增益系数得到下工作辊窜动调整量包括：

上工作辊窜动调整量计算为：

ΔS_T＝k_Ta₁；

下工作辊窜动调整量计算为：

ΔS_B＝k_Ba₂。

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