CN103962392B - 一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法 - Google Patents

Abstract

一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，包括步骤：对热连轧机精轧机组各机架进行实际轧制力检测，对热连轧机精轧机组各机架设定轧制力动态调整值P_ADJi输入，对热连轧机精轧机组各机架负荷比例分配K_LRD的输入，确定对热连轧机精轧机组各机架负荷再分配输出，进行轧制力波动控制，对热连轧机精轧机组各机架进行负荷输出控制，对热连轧机精轧机组各机架连续输出积分控制，限定热连轧机精轧机组机架最大负荷输出，最后，进行单向调节控制。所述热连轧机精轧机组动态负荷控制方法主要通过在轧制过程中，由于各机架受不同轧制条件的影响，对波动的轧制力进行最佳化分配，即在轧制过程中，结合不同机架的轧制力变化，通过动态控制，对机架的轧制力进行再分配，从而起到改善热连轧过程中的轧制力控制。

Description

一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法

技术领域

本发明属于板带材轧制中的板形控制领域，特别是，本发明涉及一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法。

背景技术

有关热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，现有相关专利技术如下：

申请号为“CN200610124802.9”、发明名称为“一种基于平滑变化轧制规程的热轧带钢凸度控制方法”的中国专利申请公开了一种控制成品热带钢凸度的方法。所述方法系针对现在带钢在热轧过程中弯辊系统对于板凸度控制不足的问题，提供一种能基于平滑变化轧制规程的热轧带钢凸度控制方法。根据该方法，其特征在于，将轧制热带钢的机架按轧制顺序依次划分为上游机架、中游机架和下游机架，各机架压下率在80～120卷钢之前的轧制过程中随卷调整，在继第80～120卷钢之后的连续轧制过程中，各机架保持与最后一次调整的压下率数值一致。

然而，该技术方案提供的方法使各轧辊负荷分配的变化随时间逐卷平滑变化，没有突变性，函数结构简单，易于调整，因此，该方法可以弥补弯辊系统工作死区的存在及弯辊模型的系统误差，更精确地控制板凸度和平直度。

申请号为“CN200410015884.4”、发明名称为“冷带钢热连轧机精轧机组轧制规程的综合优化控制方法”的中国专利申请公开了一种控制方法：该方法系在轧制规程优化过程中将电机负荷、板厚控制、板形控制和打滑与热滑伤防治等诸多因素综合考虑进去。特别是，对不同的机架采用不同的优化计算方法并且将它们综合在一个迭代计算过程中。根据该方法，所述过程由多种优化计算子过程组成，每个子过程分别以不同的因素作为主要考虑因素。根据该方法，通过在轧制规程设定中充分考虑防治打滑和热滑伤的因素，提高了轧制速度和钢材的表面质量。而且该方法的原理清晰明了，计算速度快，适于在线使用。

申请号为“CN01803005.X”、发明名称为“热连轧方法”的中国专利申请公开了一种控制方法，其核心内容为：在连轧时，在确保接合强度的同时，减轻轧辊所加负荷并防止带钢断裂并防止压紧板和轧辊受损。在该方法中，在精轧前前接合薄板坯并进行精连轧的场合下，通过把这一组的所有薄板坯的厚度统一为在这组接合薄板坯的指定厚度中的最小薄板坯厚度，没有出现在薄板坯接合部处的阶梯部。其关键在于依照基于类型、规格、尺寸、成品厚度和成品宽度等轧件信息而为各轧件预定的轧制条件进行热轧的方法，其特征在于，在所述轧件是先行薄板坯尾端与后行薄板坯前端接合并进行精连轧的预定轧件的场合下，比较在连轧的从头到尾的轧件按轧制顺序排列而成的连续单元中为各轧件而预定的薄板坯厚度，把薄板坯厚度统一为其中的最小值，进行精连轧。

然而，根据上述技术方案，由于随着轧制时间的变化，各机架之间的轧制力随着轧制条件的变化，轧制力在热连轧机精轧机组架出现波动，即无法按照设定的轧制力进行控制，导致不同机架由于轧制条件的不同导致的轧制力分配的不同。

因为，结合热连轧机精轧机组轧制过程中的特点，由于不同机架随着轧制时间发生的变化，其各机架的轧制力也会发生一定的改变，见图1.

同时对于热连轧机精轧机组各机架而言，其在轧制过程中的各机架轧制力也会随着轧制时间的变化出现变化，见图2.

结合轧辊辊面控制的要求，一旦在前段机架，其轧制力过大，将直接影响其轧辊的辊面质量控制，特别是在一些特定的情况下，随着轧制品种的变化，一旦在轧制过程中，其不同机架的轧制力无法根据品种进行控制，将直接导致前段机架的轧制力过大，而产生机架的轧辊辊面氧化膜的剥落，从而影响热轧带钢的表面质量控制。

另外，在严重的情况下，由于机架轧制力出现较大波动时，更会导致机架轧制不稳定，从而影响废钢事故的发生。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于：提供一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，所述热连轧机精轧机组动态负荷控制方法主要通过在轧制过程中，由于各机架受不同轧制条件的影响，对波动的轧制力进行最佳化分配，即在轧制过程中，结合不同机架的轧制力变化，通过动态控制，对机架的轧制力进行再分配，从而起到改善热连轧过程中的轧制力控制。

根据本发明，通过对涉及不同机架的负荷进行轧制过程的控制，从而改善机架轧制力由于轧制过程的变化而导致的轧制力异常变化，本发明的主要控制思路为：通过比较当前机架与后机架的轧制力实际值与设定值之间的关系，来判断当前机架是否负荷过重，以满足由于热轧轧制钢种的多样性、轧制的复杂性以及轧机工作辊的配置固有性而要求的轧制过程中负荷再变化的要求。

根据本发明，使带钢在热连轧机精轧机组轧制过程中，其轧制力的控制相对稳定，即在多机架的轧制力控制上，根据不同机架的特性按照一定的原则对轧制过程中的轧制力进行最优化分配，见图3。

为达到所述目的，本发明的技术方案如下：

一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，所述控制方法包括下述步骤：

（1）热连轧机精轧机组各机架咬钢，即热连轧机精轧机组不同机架均轧入带钢；

（2）对咬入带钢后的热连轧机精轧机组各机架进行实际轧制力检测，得到各机架实际轧制力P_ACTi，P_ACTi单位，KN，i表示各机架；

（3）根据上述各机架实际轧制力P_ACTi，对热连轧机精轧机组各机架设定轧制力动态调整值P_ADJi,并输入过程控制系统：

（4）对热连轧机精轧机组各机架输入、并确定负荷比例分配系数K_LRD，所述负荷比例分配系数K_LRD的分配原则是前大后小；

（5）对热连轧机精轧机组各机架的负荷再分配输出,

（6）对热连轧机精轧机组各机架进行轧制力波动控制，即，设定单位时间内各机架轧制力的最大输出值，即ΔS_{LRD_OFS_UL}，

（7）对热连轧机精轧机组各机架进行负荷输出控制，即，设定单位时间内的负荷最大输出值ΔS_{LRD_OFS_UL}，单位mm，

（8）对热连轧机精轧机组各机架所述负荷输出进行积分控制，

（9）对热连轧机精轧机组机架最大负荷输出值进行限幅，即根据不同机架设定ΔS_{LRD_UL}，其设定原则为前大后小，

（10）单向调节控制，设定提升热连轧机精轧机组各机架辊缝ΔS的单向调节限制，将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量:

$\mathrm{\Δ}{S}_{\mathrm{LRD}\_\mathrm{OFS}}=(\frac{P_{\mathrm{SETi}}+P_{\mathrm{ADJi}}}{P_{\mathrm{SET}7}}-\frac{P_{\mathrm{ACTi}}}{P_{\mathrm{ACT}7}})\×K_{\mathrm{LRD}}\×\frac{P_{\mathrm{SETi}}}{P_{\mathrm{STD}}}$

其中：ΔS_{LRD_OFS}：负荷再分配输出值（单位mm）；

P_SETi：Fi机架的过程机设定轧制力（单位：KN）

P_ADJi：Fi机架的过程控制机设定轧制力动态调整值；（单位：KN）

P_SET7：成品机架的轧制力设定值；（单位：KN）

P_ACT7：成品机架机架的轧制力实绩值；（单位：KN）

K_LRD：机架负荷比例分配系数；

P_ACTi+1：Fi+1机架的实际轧制力（单位KN）；

P_STD：负荷再分配的标准轧制力设定，来源于轧制刚度的零调轧制力，在公式中采用常值（范围±250KN）。

（11）单向调节控制，设定提升热连轧机精轧机组各机架辊缝ΔS的单向调节限制，将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量:

如果积分输出的结果ΔS≥ΔS_OLD,

则ΔS_{LRD_DL}＝ΔS，否则ΔS_{LRD_DL}保持不变；

式中，

ΔS_{LRD_DL}：负荷再分配功能的最小输出值限幅，即用于实际控制的值不能小于该值，

ΔS：积分控制输出值（单位mm），

ΔS_OLD：前一个扫描周期（指前一个系统的扫描周期，我们系统的扫描周期为25毫秒）的积分控制输出值。

在步骤（2）中，所述各机架实际轧制力P_ACTi根据测压头检测得到，单位为KN。

在步骤（3）中，所述轧制力动态调整值P_ADJi取值范围±250KN.对热连轧机精轧机组各机架设定轧制力动态调整值P_ADJi为本发明的一项创新点，所述轧制力动态调整值P_ADJi系结合不同机架的特性，各个机架不一样。主要是在前段机架，其轧制力过大，将直接影响其轧辊的辊面质量控制的问题，对容易产生问题的机架进行轧制力再调整,并输入过程控制系统。所述轧制力动态调整值P_ADJi在各个机架不一样，其取值原则为：对容易产生问题的机架轧制力动态调整值为负，相对较好的机架轧制力动态调整值为正。

在步骤（4）中，所述负荷比例分配系数K_LRD的分配原则是前大后小，具体的取值范围：

第一机架0.85-1.0、第二机架为0.9-0.7、第三机架为0.9-0.7、第四机架为0.7-0.4、第五机架为0.4-0.3、第六机架为0.2-0.1。

由于成品机架（即第七机架）轧制力控制直接影响到带钢厚度控制，故不再予以调整。

关于所述对热连轧机精轧机组各机架进行轧制力波动的控制，由于本方案中的轧制力调整为在线调整，为防止由于轧制力波动导致的轧制稳定性问题，故必须对涉及的轧制力波动进行控制。即，消除因在轧制过程中调节各个机架的辊缝而导致的轧制力波动，另外，辊缝变化导致轧制力波动在各个机架都是一样的。

关于所述对热连轧机精轧机组各机架进行的负荷输出控制，即，设定单位时间内的最大输出值：ΔS_{LRD_OFS_UL}。

设定单位时间内的最大输出值：ΔS_{LRD_OFS_UL}，其主要目的是防止轧制力波动导致的轧制稳定性问题，这对于各个机架都是一样。

负荷指不同机架承受的载荷，作为轧钢领域的常用名称，其分为相对负荷与绝对负荷，可以简单的理解为变形量的概念，变形量的单位为mm，当理解为相对变形量或绝对变形量时，可以作为我们用的负荷来理解。而轧制力是指机架在对带钢变形过程中承受的变形力，单位为KN.

对热连轧机精轧机组各机架连续输出进行积分控制,以提高调节过程中的轧制力控制准确性，其中的积分控制为现有的积分控制。

在步骤（8）中，在进行负荷输出时，考虑到稳定性的要求，我们采用了积分的方式进行控制，以保证调节过程中的稳定。对热连轧机精轧机组机架最大负荷输出值进行限幅与上述步骤(6)的负荷输出控制有所区别。步骤（8）主要对热连轧机精轧机组机架最大负荷输出值进行限幅，而步骤（6）是设定单位时间内的最大输出值，即根据不同机架设定ΔS_{LRD_UL}。

在步骤（9）中，为了防止负荷在分配功能由于意外导致的计算值过大问题，在程序内对最大输出值进行限幅，第一机架3mm，第二机架为2mm，第三机架为2mm，第四机架为1.5mm，第五机架为1mm，第六机架为1mm。优选的是，其中第一机架1mm，第二机架为1mm，第三机架为0.8mm，第四机架为0.8mm，第五机架为0.6mm，第六机架为0.5mm。其依据为不同机架的实际辊缝下的动作。

在步骤（10）中，主要是为了稳定的要求，由于在实际控制过程中，涉及了每个步长的控制，故在一个周期的输出时，采用了输出限幅的最小值，防止调整过程的不稳定。

单向调节控制即提升辊缝可以理解为在整个动态调整过程中，为防止每个步长下出现的异常波动，从而影响到轧制稳定性，在本技术中，采用了同一方向的调整，即在一块带钢的调整过程中，只能采用同一方向，防止了调整过程中来回调整ΔS为达到带钢尺寸的要求，连轧机在轧制中，有一定的辊缝，即上辊与下辊之间的位置加上弹跳。

Fi机架的过程控制机对于轧制过程中的数据进行计算得到需要的过程控制参数，由大量的模型组成。

在步骤单向调节控制，设定提升热连轧机精轧机组各机架辊缝ΔS的单向调节限制，为达到带钢尺寸的要求，连轧机在轧制中，有一定的辊缝，即上辊与下辊之间的位置加上弹跳,将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量.这主要是为了稳定的要求，由于在实际控制过程中，涉及了每个步长的控制，故在一个周期的输出时，采用了输出限幅的最小值，防止调整过程的不稳定，单向调节控制可以理解为在整个动态调整过程中，为防止每个步长下出现的异常波动，从而影响到轧制稳定性，在本技术中，采用了同一方向的调整，即在一块带钢的调整过程中，只能采用同一方向，防止了调整过程中来回调整导致的问题。设定提升辊缝的单向调节限制，将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量:

如果积分输出的结果ΔS≥ΔS_OLD,

则ΔS_{LRD_DL}＝ΔS，

否则ΔS_{LRD_DL}保持不变；

式中，

ΔS_{LRD_DL}：负荷再分配功能的最小输出值限幅，即用于实际控制的值不能小于该值，如果采用的最小量过小，将影响调整效果，

ΔS：积分控制输出值；

ΔS_OLD：前一个扫描周期的积分控制输出值（指前一个周期的积分控制输出值，例如我们设备的系统扫描周期为25毫秒）。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，

在步骤（3）中，对热连轧机精轧机组各机架设定轧制力动态调整值P_ADJi，轧制力动态调整值P_ADJi的控制方法如下：

首先在程序内输入多套不同的轧制力参数；该参数为动态调整机架负荷时，提供的一种轧制力变化参数；主要提供了对连轧机各机架的负荷再分配输出，根据不同情况选择不同的参数。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，以下表示为轧制力动态调整值P_ADJi：

1套参数	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							头部	0	0	0	0	0	0
中部	100	-200	-100	-200	100	50
							尾部	0	0	0	0	0	0

2套参数	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							头部	0	0	0	0	0	0
中部	0	-300	-300	300	100	0
							尾部	0	0	0	0	0	0

上表中的数据为设定轧制力调整值P_ADJi（即在现有的轧制力的基础上进行对目标轧制力的调整）。

根据本发明，P_ADJi决定精轧机机架负荷的目标曲线，该参数的确定要考虑所使用的轧辊以及钢种影响。结合精轧机不同机架的特性，主要是在前段精轧机机架，其轧制力过大，将直接影响其轧辊的辊面质量控制的问题，因此，在此，对容易产生问题的前段精轧机机架进行轧制力再调整。

根据本发明，可采用查表方式（为现有的控制方式，下表仅为举得实例，实际控制的取值范围±250KN），也就是首先在程序内输入几套参数，根据不同情况选择不同的参数。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，

在步骤（4）中，所述负荷比例分配系数K_LRD的分配原则是前大后小，具体的取值范围：

第一机架0.85-1.0、第二机架为0.9-0.7、第三机架为0.9-0.7、第四机架为0.7-0.4、第五机架为0.4-0.3、第六机架为0.2-0.1。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，

在步骤（4）中，所述输入负荷比例分配系数K_LRD如下：

	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							参数	0.9	0.8	0.8	0.5	0.2	0.1

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在步骤（4）对热连轧机精轧机组各机架的负荷再分配输出如下：

$\mathrm{\Δ}{S}_{\mathrm{LRD}\_\mathrm{OFS}}=(\frac{P_{\mathrm{SETi}}+P_{\mathrm{ADJi}}}{P_{\mathrm{SET}7}}-\frac{P_{\mathrm{ACTi}}}{P_{\mathrm{ACT}7}})\×K_{\mathrm{LRD}}\×\frac{P_{\mathrm{SETi}}}{P_{\mathrm{STD}}},$

其中：

ΔS_{LRD_OFS}：负荷再分配输出值（单位mm）；

P_SETi：过程控制计算机系统设定Fi机架的轧制力（单位：KN）；

P_ADJi：过程控制计算机系统设定Fi机架的轧制力动态调整值；（单位：KN）

P_SET7：成品机架，即第七机架的轧制力设定值；（单位：KN）

P_ACT7：成品机架的轧制力实际值；（单位：KN）

K_LRD：机架负荷比例分配系数；

P_ACTi+1：Fi+1机架的实际轧制力（单位KN）；

P_STD：负荷再分配的标准轧制力设定（单位KN，±250KN），来源于轧制刚度的零调轧制力，在公式中采用常值。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，对热连轧机精轧机组各机架的负荷再分配输出如下：

$\mathrm{\Δ}{S}_{\mathrm{LRD}\_\mathrm{OFS}}=(\frac{P_{\mathrm{SETi}}+P_{\mathrm{ADJi}}}{P_{\mathrm{SET}7}}-\frac{P_{\mathrm{ACTi}}}{P_{\mathrm{ACT}7}})\×K_{\mathrm{LRD}}\×\frac{P_{\mathrm{SETi}}}{P_{\mathrm{STD}}},$

其中：

ΔS_{LRD_OFS}：负荷再分配输出值（单位mm）；

P_SETi：过程控制计算机系统设定Fi精轧机机架的轧制力（单位：KN）；

P_ADJi：过程控制计算机系统设定Fi精轧机机架的轧制力动态调整值；（单位：KN）

P_SET7：成品机架（即精轧机第七机架）的轧制力设定值；（单位：KN）

P_ACT7：成品机架的轧制力实际值；（单位：KN）

K_LRD：机架负荷比例分配系数；

P_ACTi+1：Fi+1精轧机机架的实际轧制力（单位KN）；

P_STD：负荷再分配的标准轧制力设定（单位KN，范围±250KN），来源于精轧机是轧制刚度的零调轧制力，在公式中采用常值。

过程控制计算机系统设定轧制力，由过程控制计算机根据轧制力模型计算，为热轧通用技术。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在步骤（10）中，单向调节控制，即设定提升辊缝的单向调节限制，将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量:

如果积分输出的结果ΔS≥ΔS_OLD,

则ΔS_{LRD_DL}＝ΔS（mm），

否则ΔS_{LRD_DL}保持不变；

式中，

ΔS_{LRD_DL}：负荷再分配功能的最小输出值限幅，即用于实际控制的值不能小于该值（该负荷再分配功能的最小输出值限幅，是指在调整过程中，如果采用的最小量过小，将影响调整效果，为此在输出是要有最小量的概念。），

ΔS：积分控制输出值；单位mm

ΔS_OLD：前一个扫描周期（机架的辊缝mm，这里采用的为前一个周期的辊缝变化量，在实施例中有描述：当F2的输出值变化限幅为0.005mm/scant，因此在上述公式计算结果为0.17mm后，程序第一个扫描周期输出0.005mm，第二个扫描周期输出0.001mm，第三个扫描周期输出0.015mm，以此类推，直至输出结果为0.17mm为止。）的积分控制输出值。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，，其特征在于，所述输入负荷比例分配系数K_LRD如下：

	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							参数	0.9	0.8	0.8	0.5	0.2	0.1

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在步骤（9）中，对热连轧机精轧机组机架最大负荷输出值进行的限幅为：

第一机架3mm，第二机架为2mm，第三机架为2mm，第四机架为1.5mm，第五机架为1mm，第六机架为1mm。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，当ΔS_{LRD_OFS}×KLRD≥ΔS_{LRD_OFS_DB}时，

ΔS=ΔS_{LRD_OFS}×K_LRD-ΔS_{LRD_OFS_DB};

当|ΔS_{LRD_OFS}×K_LRD|≤ΔS_{LRD_OFS_DB}时，

ΔS=0;

当ΔS_{LRD_OFS}×K_LRD≤-ΔS_{LRD_OFS_DB}时，ΔS=ΔS_{LRD_OFS}×K_LRD+ΔS_{LRD_OFS_DB}；

其中：

ΔS_{LRD_OFS}：负荷再分配输出值；

K_LRD：比例分配系数；

ΔS_{LRD_OFS_DB}：经过死区控制后的输出值；

ΔS：积分控制输出值。

根据本发明，K_LRD：比例分配系数，根据轧制顺序，其基本原则是前机架负荷大，后机架负荷小。

ΔS_{LRD_OFS_DB}：经过死区控制（即，系统的响应时间）后的输出值即计算机在控制过程中存在的响应时间，为热轧领域的已知技术；ΔS：积分控制输出值，为计算机在控制过程中的一种常用技术，其控制根据不同轧机的特点获得，为热轧领域已知技术。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，所述设定单位时间内的最大输出值，即ΔS_{LRD_OFS_UL}如下（每个调整步长的限幅，单位mm）：

	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							限幅	0.005	0.005	0.003	0.003	0.003	0.002

上表中的数据为经验值，主要体现调节速度的快慢，该调节速度根据计算机的特性，即扫描周期，采用每个步长的控制，单位mm。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，各机架连续输出积分控制：在该功能输出部分设有积分环节:

ΔS=ΔS_OLD+RL(DB(K_LRD×ΔS_{LRD_OFS}))×T_S×K_i；

式中，

ΔS：积分控制输出值；

ΔS_OLD：前一个扫描周期的积分控制输出值；

RL(x)：输出速度控制函数；

DB(x)：死区控制函数；

ΔS_{LRD_OFS_DB}表示的是经过死区控制后的输出值，

K_LRD：负荷分配系数；其中K_LRD表示控制中的一个参数，ΔS_{LRD_OFS}表示经过控制后的输出值。

ΔS_{LRD_OFS}：负荷再分配输出值；

T_S：PLC扫描周期；

K_i：积分系数：0.05-0.9，

ΔS=ΔS_OLD+RL(DB(K_LRD×ΔS_{LRD_OFS}))×T_S×K_i。

根据本发明上述方案，各机架连续输出积分控制系为了保证控制效果的持续性，在该功能输出部分设有积分环节。

ΔS=ΔS_OLD+RL(DB(K_LRD×ΔS_{LRD_OFS}))×T_S×K_i（积分控制为现有的一种控制方法，结果根据计算得到）。

ΔS：根据计算得到，ΔS_OLD：前一个扫描周期的积分控制输出值，属于前一个输出，为现有的一种控制方法。RL(x)：输出速度控制函数为现有的一种控制方法。DB(x)：死区控制函数为现有的一种控制方法），ΔS_{LRD_OFS_DB}表示的是经过死区控制后的输出值。

K_LRD：负荷分配系数，其范围是第一机架0.85-1.0、第二机架为0.9-0.7、第三机架为0.9-0.7、第四机架为0.7-0.4、第五机架为0.4-0.3、第六机架为0.2-0.1由于成品机架轧制力控制直接影响到带钢厚度控制，故在本技术方案中不予调整）；另外，K_LRD表示控制中的一个参数，ΔS_{LRD_OFS}表示经过控制后的、负荷再分配输出值。T_S：PLC扫描周期。K_i：积分系数通过现场轧机的轧制力变化获得。ΔS=ΔS_OLD+RL(DB(K_LRD×ΔS_{LRD_OFS}))×T_S×K_i（积分控制为现有的一种控制方法，结果根据计算得到）。

根据本发明所述的一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，

单向调节限制，其实现的方式是将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量；

ΔS_{LKD_DL}=ΔS_LRD

式中，

ΔS_{LRD_DL}：负荷再分配功能输出最小值（单位mm）；

ΔS_LRD：前一个扫描周期负荷再分配的输出值。

根据本发明，通过对涉及不同机架的负荷进行轧制过程的控制，从而改善机架轧制力由于轧制过程的变化而导致的轧制力异常变化，本发明的主要控制思想为：通过比较当前机架与后机架的轧制力实际值与设定值之间的关系，来判断当前机架是否负荷过重，以满足由于热轧轧制钢种的多样性、轧制的复杂性以及轧机工作辊的配置固有性而要求的轧制过程中负荷再变化的要求。

附图说明

图1为各机架的轧制力随着轧制时间发生的变化示意图。

图2为在轧制过程中的各机架的轧制力随着轧制机架发生变化的变化示意图。

图3为本发明根据不同机架的特性，按照一定的原则对轧制过程中的轧制力进行最优化分配示意图。

图4为本发明流程示意图。

具体实施方式

以下，举实施例，具体说明本发明。

实施例1

以宝钢某热轧厂F2机架轧制普通碳钢为例，假设F2的设定轧制力为1600T，而F7轧机的设定轧制力为600T，在热连轧机精轧机组实际咬钢后，通过轧机的测压系统，检测的F2机架实际轧制力为1800T，F7机架实际轧制力为650T；由于轧制的是碳钢，因此选择第一套参数，见下：

1套参数	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							头部	0	0	0	0	0	0
中部	100	-200	-100	-200	100	50
							尾部	0	0	0	0	0	0

对应于F2，带钢的头尾部轧制力动态调整值P_ADJi为0T，而带钢中部轧制力动态调整值P_ADJi对应为-200KN；则此时F2机架的负荷比例分配系数，F2采用的是0.8；根据本技术方案的5.5的描述，对于F2机架的负荷再分配输出进行计算得到： $\mathrm{\Δ}{S}_{\mathrm{LRD}\_\mathrm{OFS}}=(\frac{P_{\mathrm{SETi}}+P_{\mathrm{ADJi}}}{P_{\mathrm{SET}7}}-\frac{P_{\mathrm{ACTi}}}{P_{\mathrm{ACT}7}})\×K_{\mathrm{LRD}}\×\frac{P_{\mathrm{SETi}}}{P_{\mathrm{STD}}}$ 计算机架的负荷再分配数值为 $\mathrm{\Δ}{S}_{\mathrm{LRD}\_\mathrm{OFS}}=(\frac{1600-200}{600}-\frac{1800}{650})\×0.8\×\frac{1600}{1500}=-0.37,$ 也就是F2的辊缝需要抬起0.37mm；

考虑到死区控制，F2的死区限幅为0.2，那么第4步计算的数据经过死区处理，实际输出为0.17mm。

根据方案，F2的输出值变化限幅为0.005mm/scant，因此在上述公式计算结果为0.17mm后，程序第一个扫描周期输出0.005mm，第二个扫描周期输出0.001mm，第三个扫描周期输出0.015mm，以此类推，直至输出结果为0.17mm为止。

该方案的积分控制时间为PLC的扫描时间，为0.002s，积分系数为0.2，因此在积分控制的输出为：

负荷分配公式计算值*积分系数*积分时间=0.17*0.2*0.002=6.8*e-5，这表示的物理意义为每个扫描周期积分，也就是说控制系统每秒钟累计0.034mm的数值。

程序内设定的F2输出限幅为1mm，也就是说如果上述计算结果小于1mm，则按照计算结果进行控制，如果大于1mm，则最大输出为1mm。

由于计算结果时时变化，因此当结果是由小变大时，实际输出也有小变大，比如前一周期内计算的是0.1mm，后一周期内计算的结果为0.17mm，则实际输出值由0.1mm变为0.17mm，如果计算结果有大变小，则输出值保持不变，即前一周期的输出结果为0.17mm，后一周期的输出结果为0.1mm，实际输出保持0.17mm不变。

Claims (12)

1.一种热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，所述控制方法包括下述步骤：

(1)热连轧机精轧机组各机架咬钢，即热连轧机精轧机组不同机架均轧入带钢；

(2)对咬入带钢后的热连轧机精轧机组各机架进行实际轧制力检测，得到各机架实际轧制力P_ACTi，P_ACTi单位，KN，i表示各机架；

(3)根据上述各机架实际轧制力P_ACTi，对热连轧机精轧机组各机架设定轧制力动态调整值P_ADJi,KN，i表示各机架,并输入过程控制计算机系统：

(4)对热连轧机精轧机组各机架输入、并确定负荷比例分配系数K_LRD，所述负荷比例分配系数K_LRD的分配原则是前大后小；

(5)对热连轧机精轧机组各机架的负荷再分配输出,

(6)对热连轧机精轧机组各机架进行轧制力波动控制，即，设定单位时间内各机架轧制力的最大输出值，即ΔS_{LRD_OFS_UL}，

(7)对热连轧机精轧机组各机架进行负荷输出控制，即，设定单位时间内的负荷最大输出值ΔS_{LRD_OFS_UL}，单位mm，

(8)对热连轧机精轧机组各机架所述负荷输出进行积分控制,

(9)对热连轧机精轧机组机架最大负荷输出值进行限幅，即根据不同机架设定ΔS_{LRD_OFS_UL}，其设定原则为前大后小，

(10)单向调节控制，设定提升热连轧机精轧机组各机架辊缝ΔS的单向调节限制，将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量:

${\mathrm{\ΔS}}_{LRD\_OFS}=(\frac{P_{SETi}+P_{ADJi}}{P_{SET7}}-\frac{P_{ACTi}}{P_{ACT7}})\×K_{LRD}\×\frac{P_{SETi}}{P_{STD}}$

其中：ΔS_{LRD_OFS}：负荷再分配输出值，mm；

P_SETi：Fi机架的过程控制计算机系统设定轧制力，KN；

P_ADJi：Fi机架的过程控制计算机系统设定轧制力动态调整值，KN；

P_SET7：成品机架的轧制力设定值，KN；

P_ACT7：成品机架机架的轧制力实绩值，KN；

K_LRD：机架负荷比例分配系数；

P_ACTi+1：Fi+1机架的实际轧制力，KN；

P_STD：负荷再分配的标准轧制力设定，来源于轧制刚度的零调轧制力，范围±250KN；

(11)单向调节控制，设定提升热连轧机精轧机组各机架辊缝的单向调节限制，将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量:

如果积分输出的结果ΔS≥ΔS_OLD,

则ΔS_{LRD_DL}＝ΔS，否则ΔS_{LRD_DL}保持不变；

式中，

ΔS_{LRD_DL}：负荷再分配功能的最小输出值限幅，即用于实际控制的值不能小于该值，

ΔS：积分控制输出值，mm，

ΔS_OLD：前一个扫描周期的积分控制输出值。

2.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述轧制力动态调整值P_ADJi取值范围±250KN。

3.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在步骤(3)中，对热连轧机精轧机组各机架设定轧制力动态调整值P_ADJi，轧制力动态调整值P_ADJi的控制方法如下：

首先在程序内输入多套不同的轧制力参数；该参数为动态调整机架负荷时，提供的一种轧制力变化参数；提供对连轧机各机架的负荷再分配输出。

4.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述负荷比例分配系数K_LRD的分配原则是前大后小，具体的取值范围：

第一机架0.85-1.0、第二机架为0.9-0.7、第三机架为0.9-0.7、第四机架为0.7-0.4、第五机架为0.4-0.3、第六机架为0.2-0.1。

5.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，

对热连轧机精轧机组各机架的负荷再分配输出如下：

${\mathrm{\ΔS}}_{LRD\_OFS}=(\frac{P_{SETi}+P_{ADJi}}{P_{SET7}}-\frac{p_{ACTi}}{p_{ACT7}})\×K_{LRD}\×\frac{P_{SETi}}{P_{STD}},$

其中：

ΔS_{LRD_OFS}：负荷再分配输出值，mm；

P_SETi：过程控制计算机系统设定Fi精轧机机架的轧制力，KN；

P_ADJi：过程控制计算机系统设定Fi精轧机机架的轧制力动态调整值，KN；

P_SET7：成品机架，即精轧机第七机架的轧制力设定值：KN；

P_ACT7：成品机架的轧制力实际值：KN；

K_LRD：机架负荷比例分配系数；

P_ACTi+1：Fi+1精轧机机架的实际轧制力，KN；

P_STD：负荷再分配的标准轧制力设定，KN，范围±250KN，来源于精轧机是轧制刚度的零调轧制力。

6.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在步骤(10)中，单向调节控制，即设定提升辊缝的单向调节限制，将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量:

如果积分输出的结果ΔS≥ΔS_OLD,

则ΔS_{LRD_DL}＝ΔS，mm，

否则ΔS_{LRD_DL}保持不变；

式中，

ΔS_{LRD_DL}：负荷再分配功能的最小输出值限幅，即用于实际控制的值不能小于该值，

ΔS：积分控制输出值；单位mm

ΔS_OLD：前一个扫描周期的积分控制输出值。

7.如权利要求4所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，所述输入负荷比例分配系数K_LRD如下：

F1 F2 F3 F4 F5 F6 参数 0.9 0.8 0.8 0.5 0.2 0.1

。

8.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在步骤(9)中，对热连轧机精轧机组机架最大负荷输出值进行的限幅为：

第一机架3mm，第二机架为2mm，第三机架为2mm，第四机架为1.5mm，第五机架为1mm，第六机架为1mm。

9.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，

在步骤(6)或(7)中，当ΔS_{LRD_OFS}×K_LRD≥ΔS_{LRD_OFS_DB}时，

ΔS＝ΔS_{LRD_OFS}×K_LRD-ΔS_{LRD_OFS_DB}；

当|ΔS_{LRD_OFS}×K_LRD|≤ΔS_{LRD_OFS_DB}时，

ΔS＝0；

当ΔS_{LRD_OFS}×K_LRD≤-ΔS_{LRD_OFS_DB}时，ΔS＝ΔS_{LRD_OFS}×K_LRD+ΔS_{LRD_OFS_DB}；

其中：

ΔS_{LRD_OFS}：负荷再分配输出值；

K_LRD：比例分配系数；

ΔS_{LRD_OFS_DB}：经过死区控制，即精轧机设备响应滞后区域控制后的输出值；

ΔS：积分控制输出值，mm。

10.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在步骤(8)中，对热连轧机精轧机组各机架所述负荷输出进行积分控制如下：在该功能输出模块部分设有积分环节:

ΔS＝ΔS_OLD+RL(DB(K_LRD×ΔS_{LRD_OFS}))×T_S×K_i；

式中，

ΔS：积分控制输出值；

ΔS_OLD：前一个扫描周期的积分控制输出值；

RL(x)：输出速度控制函数；

DB(x)：死区控制函数；

ΔS_{LRD_OFS_DB}表示的是经过死区控制后的输出值，

K_LRD：负荷分配系数；其中K_LRD表示控制中的一个参数，ΔS_{LRD_OFS}表示经过控制后的输出值。

ΔS_{LRD_OFS}：负荷再分配输出值；

T_S：PLC扫描周期；

K_i：积分系数：0.05-0.9。

11.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，在该功能输出部分设有积分环节，

ΔS＝ΔS_OLD+RL(DB(K_LRD×ΔS_{LRD_OFS}))×T_S×K_i，

ΔS：根据计算得到，

ΔS_OLD：前一个扫描周期的积分控制输出值，属于前一个输出，为现有的一种控制方法，

RL(x)：输出速度控制函数为现有的一种控制方法，

DB(x)：死区控制函数，

ΔS_{LRD_OFS_DB}表示的是经过死区控制后的输出值。

K_LRD：负荷分配系数，其范围是第一机架0.85-1.0、第二机架为0.9-0.7、第三机架为0.9-0.7、第四机架为0.7-0.4、第五机架为0.4-0.3、第六机架为0.2-0.1；另外，K_LRD表示控制中的一个参数，ΔS_{LRD_OFS}表示经过控制后的、负荷再分配输出值，T_S：PLC扫描周期，K_i：积分系数通过现场轧机的轧制力变化获得。

12.如权利要求1所述的热连轧机精轧机组动态负荷控制方法，其特征在于，单向调节限制，其实现的方式是将输出值直接赋值给输出限幅的最小值变量；

ΔS_{LRD_DL}＝ΔS_LRD

式中，

ΔS_{LRD_DL}：负荷再分配功能输出最小值，mm；

ΔS_LRD：前一个扫描周期负荷再分配的输出值。