CN109807183B - 钢板厚度控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢板厚度控制方法及装置，其中方法包括：根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure DDA0001475950250000011
将辊缝修正量
Figure DDA0001475950250000012
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure DDA0001475950250000013
和模拟器输入
Figure DDA0001475950250000014
所述模拟器用于模拟辊缝位置环特性；将厚度计AGC输出
Figure DDA0001475950250000015
与前馈AGC及其他AGC输出
Figure DDA0001475950250000016
求和，产生总的辊缝设定输出ΔS*；根据总的辊缝设定输出ΔS*控制钢板厚度。本发明可以提高厚度计AGC的快速性，并实现与前馈AGC及其他AGC的兼容。

Description

钢板厚度控制方法及装置
技术领域
本发明涉及轧钢自动控制技术领域，尤其涉及钢板厚度控制方法及装置。
背景技术
目前，市场竞争激烈，用户对板材产品的精度提出了越来越严格的标准，同时，提高产品精度也有利于降低成本，占据市场有利地位。
对于中厚板轧机以及热轧的粗轧机而言，由于安装位置和成本等方面的原因，一般不设置近置式测厚仪，而是基于轧制过程中采集的轧制力通过控制辊缝进而控制板材厚度。为了提高控制精度和响应的快速性，一般是通过提高液压系统的响应特性以及采用合适的控制策略和控制参数实现的。提高液压系统的响应特性有一定的限度，且随着响应特性的提高导致液压系统的制造成本迅速增加，因此，选择合适的控制策略和控制参数是提高厚度控制精度的有效手段。而自动厚度控制对于提高产品厚度精度具有决定性的作用。
基于压力检测的AGC(Automatic Gauge Control，自动厚度控制)又称压力AGC，厚度计AGC(GM-AGC)作为压力AGC的一种，由于物理概念清楚而得到广泛应用。厚度计AGC是指利用轧机在轧制过程中受力产生弹性变形的特性，将轧机作为一个测量钢板厚度的工具，进而进行厚度控制的一种方法。厚度计AGC就其算法本质而言，是应在实际辊缝的基础上直接叠加厚度计AGC输出，此时其响应很快。但在工程应用中，为了保证厚度控制精度和快速性，由于除了厚度计AGC外还存在前馈AGC及其他补偿，难以将厚度计AGC对辊缝的影响精确分离出来，各个控制功能间存在耦合和相互干扰，较多的是采用对厚度计AGC进行积分产生输出的方法，这样就避开了实际辊缝的计算，但其快速性受到很大影响。
因此，在理论分析的基础上，提高厚度计AGC的快速性，以实现和前馈AGC的良好兼容对于实现高精度的厚度控制非常重要。
当前常用的一种技术方案是采用带积分的厚度计AGC。其计算方法如下：
Figure GDA0002404382050000021
上式中，ΔS*为厚度计AGC的输出，即对设定辊缝的修正量；Δh为依据厚度计方程的计算厚度与目标厚度的偏差；M为轧机的刚度，Q为钢板的塑性系数。
采用这种方法的不足在于，可以达到最终消除厚度偏差的效果，但其消除厚度偏差的快速性显著降低，且受积分时间常数的影响，难以满足高精度控制的要求。
当前另一种常用的技术方案是，在实际辊缝基础上叠加修正量的厚度计AGC，其计算方法如下：
Figure GDA0002404382050000022
上式中，ΔS*为厚度计AGC的输出，即对设定辊缝的修正量；ΔS是实际辊缝与目标辊缝的偏差；Δh为依据厚度计方程的计算厚度与目标厚度的偏差；M为轧机的刚度，Q为钢板的塑性系数。
采用这种算法，其响应的快速性和稳定性较第一种方案都有明显提高。
采用这种方法的不足在于，当进行厚度控制只采用厚度计AGC而不同时采用其他厚度控制算法时，该方案是合适的，实际辊缝与目标辊缝的偏差就是由于厚度计AGC的作用引起的，物理概念很清楚。但一般在工程中会同步采用前馈AGC等其他AGC算法以提高系统的快速性和精度，此时实际辊缝与目标辊缝的偏差就不是单独由于厚度计AGC的作用引起，且难以独立评估厚度计AGC对辊缝的影响，其应用有很大的局限性。
发明内容
本发明实施例提供一种钢板厚度控制方法，用以提高厚度计AGC的快速性，并实现与前馈AGC及其他AGC的兼容，该方法包括：
根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000023
将辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000024
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000025
和模拟器输入
Figure GDA0002404382050000026
所述模拟器用于模拟辊缝位置环特性；
将厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000027
与前馈AGC及其他AGC输出
Figure GDA0002404382050000028
求和，产生总的辊缝设定输出ΔS*；
根据总的辊缝设定输出ΔS*控制钢板厚度。
本发明实施例还提供一种钢板厚度控制装置，用以提高厚度计AGC的快速性，并实现与前馈AGC及其他AGC的兼容，该装置包括：
修正确定模块，用于根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000031
模拟调节模块，用于将辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000032
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000033
和模拟器输入
Figure GDA0002404382050000034
所述模拟器用于模拟辊缝位置环特性；
输出产生模块，用于将厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000035
与前馈AGC及其他AGC输出
Figure GDA0002404382050000036
求和，产生总的辊缝设定输出ΔS*；
厚度控制模块，用于根据总的辊缝设定输出ΔS*控制钢板厚度。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述钢板厚度控制方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述钢板厚度控制方法的计算机程序。
本发明实施例中，根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000037
将辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000038
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000039
和模拟器输入
Figure GDA00024043820500000310
所述模拟器用于模拟辊缝位置环特性；将厚度计AGC输出
Figure GDA00024043820500000311
与前馈AGC及其他AGC输出
Figure GDA00024043820500000312
求和，产生总的辊缝设定输出ΔS*；根据总的辊缝设定输出ΔS*控制钢板厚度；其中不但考虑了由于厚度计AGC作用引起的辊缝偏差，而且考虑了前馈AGC及其他AGC作用引起的辊缝偏差，在提高厚度计AGC响应速度的同时实现与前馈AGC及其他AGC的兼容，能够提高钢板厚度控制的快速性和控制精度，达到良好的性能指标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中钢板厚度控制方法的示意图；
图2为本发明实施例中钢板厚度控制方法的一具体实例图；
图3为本发明实施例中钢板厚度控制装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
发明人考虑到，根据厚度计AGC的定义，需要在当前实际辊缝偏差的基础上叠加新的修正量。当同时采用前馈AGC等其他算法时，当前实际辊缝偏差不仅仅是由于厚度计AGC所引起的，直接使用实际辊缝偏差会导致出现厚度偏差；而直接对修正量进行积分会导致系统响应变慢。因此需要采用合适的方法来解决此问题。
基于此，在本发明实施例中提供一种钢板厚度控制方法，如图1所示，该方法可以包括：
步骤101、根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000041
步骤102、将辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000042
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000043
和模拟器输入
Figure GDA0002404382050000044
所述模拟器用于模拟辊缝位置环特性；
步骤103、将厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000045
与前馈AGC及其他AGC输出
Figure GDA0002404382050000046
求和，产生总的辊缝设定输出ΔS*；
步骤104、根据总的辊缝设定输出ΔS*控制钢板厚度。
由图1所示流程可以得知，本发明实施例相对于现有技术中采用带积分的厚度计AGC的方案而言，可以提高消除厚度偏差的快速性，提高响应的快速性和稳定性；并且，不但考虑了由于厚度计AGC作用引起的辊缝偏差，而且考虑了前馈AGC及其他AGC作用引起的辊缝偏差，从而在提高厚度计AGC响应速度的同时实现与前馈AGC及其他AGC的兼容，能够提高钢板厚度控制的快速性和控制精度，达到良好的性能指标。
实施例中可以通过在控制器中设置一个模拟器，模拟实际的辊缝位置环特性，将厚度计AGC计算的修正量与模拟器的输出叠加作为厚度计AGC的输出，同时也作为模拟器的输入。厚度计AGC的输出再与前馈AGC的输出等控制量叠加作为最终的辊缝设定。
具体实施时，先根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000047
例如可以包括：
将钢板出口厚度偏差Δh与压下效率函数的倒数
Figure GDA0002404382050000048
相乘，得到辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000049
其中，M为轧机的刚度，Q为钢板的塑性系数。
在确定辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000051
后，将辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000052
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000053
和模拟器输入
Figure GDA0002404382050000054
其中模拟器用于模拟辊缝位置环特性。实施例中，可以根据实际的辊缝位置环特性，考虑采用一阶惯性环节来做模拟，即模拟器采用一阶惯性环节对辊缝位置环特性进行模拟。其参数可以通过对辊缝位置环进行测试而获得。
例如，模拟器的模拟函数可以为：
Figure GDA0002404382050000055
其中，Gg(s)为所述模拟器的模拟函数，s为模拟器输入
Figure GDA0002404382050000056
τ为通过对辊缝位置环进行测试而获得的参数。
在一实施例中，辊缝位置环特性采用一阶惯性环节模拟，实测辊缝位置环的响应时间近似为50ms，因此模拟器的上述模拟函数中τ可以为0.05，即模拟函数可以为：
Figure GDA0002404382050000057
图2为本发明实施例中钢板厚度控制方法的一具体实例图，如图2所示，Gg(s)为在控制器中实现的实际辊缝位置环特性的模拟函数，Δh为依据厚度计方程的计算厚度与目标厚度的偏差(简称钢板出口厚度偏差)，
Figure GDA0002404382050000058
为依据当前厚度偏差计算的辊缝修正量，
Figure GDA0002404382050000059
为厚度计AGC的输出，
Figure GDA00024043820500000510
为前馈AGC及其他AGC调节产生的输出，ΔS*为总的辊缝设定输出。
再如图2所示，当控制系统检测到钢板出口厚度偏差Δh后，与压下效率函数的倒数
Figure GDA00024043820500000511
相乘得到依据当前厚度偏差计算的辊缝修正量
Figure GDA00024043820500000512
Gg(s)为对辊缝位置环特性的模拟函数，输入为厚度计AGC的输出
Figure GDA00024043820500000513
Gg(s)输出与辊缝修正量
Figure GDA00024043820500000514
叠加得到厚度计AGC的输出
Figure GDA00024043820500000515
再与前馈AGC及其他AGC输出求和，产生最终的辊缝设定输出ΔS*。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种钢板厚度控制装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与钢板厚度控制方法相似，因此该装置的实施可以参见钢板厚度控制方法的实施，重复之处不再赘述。
图3为本发明实施例中钢板厚度控制装置的示意图，如图3所示，该装置可以包括：
修正确定模块301，用于根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure GDA00024043820500000516
模拟调节模块302，用于将辊缝修正量
Figure GDA00024043820500000517
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000061
和模拟器输入
Figure GDA0002404382050000062
所述模拟器用于模拟辊缝位置环特性；
输出产生模块303，用于将厚度计AGC输出
Figure GDA0002404382050000063
与前馈AGC及其他AGC输出
Figure GDA0002404382050000064
求和，产生总的辊缝设定输出ΔS*；
厚度控制模块304，用于根据总的辊缝设定输出ΔS*控制钢板厚度。
一个实施例中，修正确定模块301可以进一步用于：
将钢板出口厚度偏差Δh与压下效率函数的倒数
Figure GDA0002404382050000065
相乘，得到辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000066
其中，M为轧机的刚度，Q为钢板的塑性系数。
一个实施例中，模拟器可以采用一阶惯性环节对辊缝位置环特性进行模拟。
一个实施例中，模拟器的模拟函数可以为：
Figure GDA0002404382050000067
其中，Gg(s)为所述模拟器的模拟函数，s为模拟器输入
Figure GDA0002404382050000068
τ为通过对辊缝位置环进行测试而获得的参数。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述钢板厚度控制方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述钢板厚度控制方法的计算机程序。
综上所述，本发明实施例中，根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure GDA0002404382050000069
将辊缝修正量
Figure GDA00024043820500000610
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure GDA00024043820500000611
和模拟器输入
Figure GDA00024043820500000612
所述模拟器用于模拟辊缝位置环特性；将厚度计AGC输出
Figure GDA00024043820500000613
与前馈AGC及其他AGC输出
Figure GDA00024043820500000614
求和，产生总的辊缝设定输出ΔS*；根据总的辊缝设定输出ΔS*控制钢板厚度；其中不但考虑了由于厚度计AGC作用引起的辊缝偏差，而且考虑了前馈AGC及其他AGC作用引起的辊缝偏差，在提高厚度计AGC响应速度的同时实现与前馈AGC及其他AGC的兼容，能够提高钢板厚度控制的快速性和控制精度，达到良好的性能指标。
本发明实施例可以应用于中厚板生产线的AGC控制系统中，快速性和控制指标良好，能够得到用户好评。采用这种方式的厚度计AGC调节快速，与前馈AGC的兼容性很好。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢板厚度控制方法，其特征在于，包括：
根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure FDA0001475950220000011
将辊缝修正量
Figure FDA0001475950220000012
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure FDA0001475950220000013
和模拟器输入
Figure FDA0001475950220000014
所述模拟器用于模拟辊缝位置环特性；
将厚度计AGC输出
Figure FDA0001475950220000015
与前馈AGC及其他AGC输出
Figure FDA0001475950220000016
求和，产生总的辊缝设定输出ΔS*；
根据总的辊缝设定输出ΔS*控制钢板厚度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure FDA0001475950220000017
包括：
将钢板出口厚度偏差Δh与压下效率函数的倒数
Figure FDA0001475950220000018
相乘，得到辊缝修正量
Figure FDA0001475950220000019
其中，M为轧机的刚度，Q为钢板的塑性系数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟器采用一阶惯性环节对辊缝位置环特性进行模拟。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述模拟器的模拟函数为：
Figure FDA00014759502200000110
其中，Gg(s)为所述模拟器的模拟函数，s为模拟器输入
Figure FDA00014759502200000111
τ为通过对辊缝位置环进行测试而获得的参数。
5.一种钢板厚度控制装置，其特征在于，包括：
修正确定模块，用于根据钢板出口厚度偏差Δh确定辊缝修正量
Figure FDA00014759502200000112
模拟调节模块，用于将辊缝修正量
Figure FDA00014759502200000113
与模拟器输出叠加作为厚度计AGC输出
Figure FDA00014759502200000114
和模拟器输入
Figure FDA00014759502200000115
所述模拟器用于模拟辊缝位置环特性；
输出产生模块，用于将厚度计AGC输出
Figure FDA00014759502200000116
与前馈AGC及其他AGC输出
Figure FDA00014759502200000117
求和，产生总的辊缝设定输出ΔS*；
厚度控制模块，用于根据总的辊缝设定输出ΔS*控制钢板厚度。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述修正确定模块进一步用于：
将钢板出口厚度偏差Δh与压下效率函数的倒数
Figure FDA0001475950220000021
相乘，得到辊缝修正量
Figure FDA0001475950220000022
其中，M为轧机的刚度，Q为钢板的塑性系数。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述模拟器采用一阶惯性环节对辊缝位置环特性进行模拟。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述模拟器的模拟函数为：
Figure FDA0001475950220000023
其中，Gg(s)为所述模拟器的模拟函数，s为模拟器输入
Figure FDA0001475950220000024
τ为通过对辊缝位置环进行测试而获得的参数。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至4任一所述方法的计算机程序。
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