CN104307886B - 一种复合轧机包覆轧制的大时滞agc控制方法 - Google Patents

Abstract

一种复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法，包括以下步骤：1）根据当前机组速度和测厚仪到辊缝的距离计算出采样周期；2)对数个周期内的采样信号做平均化处理获得最终采样值；3）根据当前板带塑性曲线将最终采样值划分为不同区间，依据区间对带钢厚度实际值与设定值偏差进行分阶积分控制；4）在所划分的各采样值区间，厚度偏差积分控制器使用对应的积分控制参数，使在各区间内积分控制器产生连续的辊缝修正值；5）在区间切换处，采用等速率斜坡对辊缝修正值进行平滑处理，实现辊缝设定值的低扰切换功能。本发明方法可以提高金属板带成品质量，减少轧机辊缝动作幅度，延长轧辊及伺服阀的使用寿命。

Description

一种复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法

技术领域

本发明涉及金属板带包覆轧制领域，特别是涉及一种复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法。

背景技术

近些年，由于我国钢铁行业产能过剩以及缺乏支撑行业实现技术升级的自主核心工艺，致使行业发展面临困境。金属复合材料在改善产品性能、降低产品成本、节约稀有金属资源和降低环境污染等方面具有极大的优势，是新材料市场的一个重要发展方向。

厚度自动控制是通过测厚仪或传感器(如辊缝仪和压头等)对带钢实际轧出厚度进行连续地测量，并根据实测值与给定值相比较后的偏差信号，借助于控制回路和装置或计算机的功能程序，改变压下位置、轧制压力、张力、轧制速度或金属秒流量等，把厚度控制在允许偏差范围之内的方法。将制成品的厚度自动控制在一定尺寸范围内的系统称为厚度自动控制系统，简称为AGC。

在传统复合轧机包覆轧制中，轧制速度往往十分缓慢，且出口测厚仪到辊缝有一定距离，使用传统反馈AGC控制存在大时滞的问题，而控制系统的扫描周期往往远远高于反馈相应速度，可能导致AGC辊缝修正量发散，厚度随之剧烈波动，这使得操作工人需要反复调整辊缝或者轧制力设定值，增加了操作人员的工作强度，降低了操作人员的工作效率；此外，辊缝的频繁大范围动作，会影响产品质量，最终降低轧线单位时间内的产量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法，包括以下步骤：

1)根据当前机组速度和测厚仪到辊缝的距离计算出采样周期；

2)对数个周期内的采样信号做平均化处理获得最终采样值；

3)根据当前金属板材塑性曲线，依据辊缝变化均匀的原则，确定出辊缝变化节点，对应可得到相应厚度划分节点，将厚度实际采样值划分为N个不同区间，依据区间对带钢厚度实际值与设定值偏差进行分阶积分控制；

4)在所划分的各采样值区间，考虑原料板带在各变形段不同的塑性性能，厚度偏差积分控制器会选择与之相对应的积分控制参数，使在各区间内积分控制器产生连续的辊缝修正值；

5)在区间切换处，采用等速率斜坡对辊缝修正值进行平滑处理，实现辊缝设定值的低扰切换功能。

按上述方案，步骤1)中测厚仪厚度信号采样周期T由以下公式计算：

式中，L测厚仪距离轧机辊缝的距离，为固定安装值；v为机组当前速度，表示采样程序所在的系统扫描周期，μ为调整系数。

按上述方案，步骤(3)中，积分控制器参数区间划分可以由以下方法确定：

成品带钢厚度设定值为h_x，来料厚度为h_e，测厚仪采样厚度为h_c，根据当前板带塑性曲线，将厚度实际采样值h_c划分为N个不同区间；同时将实际调试获得的主积分控制器的积分参数对应划分为N个区间，当厚度采样值h_c区间发生切换时，积分参数随之切换；N的数目由塑性曲线的区段确定；

按上述方案，步骤(4)中每段中AGC积分控制器的辊缝修正量可由以下公式计算得到：

$Y_n=Y_{n-1}+\frac{\mathrm{TA}}{\mathrm{TI}}\×(h_c-h_e)$

式中，Y_n为当前扫描周期辊缝修正值，Y_n-1为上一扫描周期辊缝修正值，TA为系统扫描周期时间，TI为积分常数时间。

本发明产生的有益效果是：

一.可以提高金属板带成品质量：

采用本方法后，在正常生产来料厚度发生变化，出口成品厚度随之变化时，辊缝会根据厚度变化程度和材料塑性曲线寻找到相应区间，同时加上速率斜坡单元的投入使用，提高AGC控制系统的敏感程度，且控制精度也会得到提升，进而使得出口成品板带厚度能迅速稳定到设定值附近，提高了产品厚度指标。即使是入口来料厚度发生大幅度变化，也不会产生辊缝剧烈抖动甚至发散的情况。采用本发明所提供的技术方案，使得复合轧机包覆轧制成品厚度质量能到达5微米以下，且表面浪型要远好于传统反馈厚度自动控制系统。

二.能够提高轧线生产效率，降低断带几率，同时减低操作人员工作强度；

采用本方法后，控制系统自动获取厚度控制指标并查询板带塑性曲线，自动控制成品厚度，且辊缝变化平稳连续，断带几率大大减小；且不需要操作人员实时观察当前板带运行状态，对设定值进行频繁的手动更改，同时也避免了操作人员手动输入引入的错误设定，由此导致的轧线异常停机。该技术方案使得轧机单个操作工的操作工作量降低了5％，而同时使得轧线由于断带或误操作造成的停机时间平均降低了0.3小时/每月(通常轧线连续包覆轧制成材率为96％以上)。

三.可以减少轧机辊缝动作幅度，延长轧辊及伺服阀的使用寿命：

在正常生产时，假如轧机内发生带钢断带事故，板带可能粘附到轧辊上卷入机架内，导致轧辊受伤甚至报废，采用本发明所提供的技术方案后，即使来料厚度波动剧烈，辊缝变化也相对平稳连续，板带受制约的范围较小，有效缩短了事故发生频率，同时也降低了伺服阀动作幅度，有效保护伺服阀阀芯。技术方案使得轧机轧辊和伺服阀使用寿命比传统控制方法延长30％以上。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是反馈厚度自动控制系统常见工艺布置示意图。

图2是本发明大时滞AGC控制方法示意图。

图3是板带塑性曲线示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法，包括以下步骤：

1)在轧机机架出口设置一台测厚仪，测厚仪离轧机辊缝距离L固定，测厚仪实时测量成品板带的厚度值。控制系统根据当前板带速度V和距离L，计算出读取测厚仪厚度的采样周期；

2)并在固定周期(固定周期为控制系统设定的扫描周期运算，如设定10ms固定周期)内累加M个厚度值，M值由当前机组的测厚仪安装位置决定，当M个厚度值读取完毕后做平均化处理获得最终厚度采样值。

可以在控制系统中设置一个AGC使能信号，当AGC使能信号开启时，累加器开始累加并输出平均值；当AGC使能信号关闭时，累加器停止采集测厚仪厚度信号，并将之前所储存的测厚仪厚度值清零。

轧机前后张力建立后、轧制力达到运行轧制力且机组速度大于启车速度后，AGC使能信号开启，测厚仪厚度信号采样周期T由以下公式计算：

式中，L测厚仪距离轧机辊缝的距离，为固定安装值；v为机组当前速度，为采样程序所在的系统扫描周期，即固定周期，μ为调整系数。

当机组设计速度较低且控制系统扫描周期较短，则调整系数μ应该放大倍数；反之，则缩小倍数。

3)在厚度设定值一定的情况下，根据当前金属板材塑性曲线依据辊缝变化均匀的原则，确定出辊缝变化节点，对应可得到相应厚度划分节点，将厚度实际采样值划分为N个不同区间,图3表示辊缝与板材成品厚度变化规律，其中S＝Φ(h)为曲线函数，Δh为轧制厚度范围，ΔS为轧制辊缝变化范围，S₁～S_n+1为辊缝划分节点，h₁～h_n+1为相应厚度划分节点。轧制厚度范围Δh一般为工厂工艺确定，曲线计算即可得到ΔS准确值，依据辊缝变化均匀的原则，得出辊缝划分节点S₁～S_n+1，对应可得到相应厚度划分节点h₁～h_n+1，即将厚度实际采样值划分为N个不同区间。主积分控制器的积分参数由实际调试获得，对应分为N组，且积分参数随着区间的变化而切换；不同区间的积分参数切换时，相邻两组AGC辊缝调整量设有切换控制；

4)在各区间内积分控制器产生连续的辊缝修正值，保证成品厚度稳定连续变化；

每段中AGC积分控制器的辊缝修正量可由以下公式计算得到：

$Y_n=Y_{n-1}+\frac{\mathrm{TA}}{\mathrm{TI}}\×(h_c-h_e)$

式中，Y_n为当前扫描周期辊缝修正值，Y_n-1为上一扫描周期辊缝修正值，TA为系统扫描周期时间，TI为积分常数时间。

5)不同区间的积分参数切换时，相邻两组AGC辊缝调整量设有切换控制，当两组参数所产生辊缝调整量有阶跃变化时，采用等速率斜坡单元投入使用，平滑处理两个区间的辊缝调整量，消除参数过渡时的系统抖动，实现辊缝设定值的低扰切换功能。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法，包括以下步骤：

1)根据当前机组速度和测厚仪到辊缝的距离计算出采样周期；

2)对数个周期内的采样信号做平均化处理获得最终采样值；

3)根据当前金属板材塑性曲线，依据辊缝变化均匀的原则，确定出辊缝变化节点，对应可得到相应厚度划分节点，将厚度实际采样值划分为N个不同区间，依据区间对带钢厚度实际值与设定值偏差进行分阶积分控制；

4)在所划分的各采样值区间，考虑原料板带在各变形段不同的塑性性能，厚度偏差积分控制器使用与之相对应的积分控制参数，使在各区间内积分控制器产生连续的辊缝修正值；

5)在区间切换处，采用等速率斜坡对辊缝修正值进行平滑处理。

2.根据权利要求1所述的复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法，其特征在于，步骤1)中测厚仪厚度信号采样周期T由以下公式计算：

式中，L测厚仪距离轧机辊缝的距离，为固定安装值；v为机组当前速度，表示采样程序所在的系统扫描周期，μ为调整系数。

3.根据权利要求1所述的复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法，其特征在于,成品带钢厚度设定值为h_x，来料厚度为h_e，测厚仪采样厚度为h_c，根据当前板带塑性曲线，将厚度实际采样值h_c划分为N个不同区间；同时将实际调试获得的主积分控制器的积分参数对应划分为N个区间，当厚度采样值h_c区间发生切换时，积分参数随之切换；N的数目由塑性曲线的区段确定。

4.根据权利要求3所述的复合轧机包覆轧制的大时滞AGC控制方法，其特征在于,步骤(4)中每段中AGC积分控制器的辊缝修正量可由以下公式计算得到：

$Y_n=Y_{n-1}+\frac{TA}{TI}\×(h_c-h_e)$

式中，Y_n为当前扫描周期辊缝修正值，Y_n-1为上一扫描周期辊缝修正值，TA为系统扫描周期时间，TI为积分常数时间。