【摘要】：厚度精度是冷連軋帶鋼最主要的尺寸精度之一,厚度自動控制一直是冷連軋生產中不可缺少的組成部分。本文以某薄板科技有限公司1450mm五機架冷連軋機建設項目為背景,通過對模型設定系統(tǒng)、液壓執(zhí)行機構控制系統(tǒng)、機架間張力控制系統(tǒng)和厚度自動控制系統(tǒng)等進行研究,建立了一套綜合的冷連軋厚度控制策略,并將其應用于生產實際,且取得了良好的效果。主要研究內容如下：(1)依據冷連軋工藝特點,研究了可在線工程應用的數學模型。為了保證模型設定的精度以及解決傳統(tǒng)方法難以求解的問題,采用了簡易有限元法對軋制參數進行計算。為了提高輥縫預設定的精度,采用了一種新型的冷連軋機彈跳模型。綜合考慮了冷連軋過程中的重要因素,開發(fā)了一種基于成本函數的多目標軋制規(guī)程優(yōu)化模型。(2)研究了液壓執(zhí)行機構和機架間張力的控制系統(tǒng)。對液壓壓上系統(tǒng)的位置控制模式、軋制力控制模式和單側控制模式進行了分析,并對液壓彎輥系統(tǒng)和液壓軋輥橫移系統(tǒng)的控制策略進行了深入分析。針對伺服非線性和伺服零偏等特性,開發(fā)了相應的補償控制策略。提出了基于動態(tài)張力閾值的機架間張力控制策略,分別對正常張力控制閉環(huán)和極限張力控制閉環(huán)進行了深入研究。(3)結合軋機的儀表配置,設計并建立了五機架冷連軋厚度自動控制系統(tǒng)。通過在第1和第2機架設置多種類型的AGC,將大部分尖峰性的厚度偏差在前部機架消除。在末機架采用多種AGC控制策略,針對不同的軋制策略保證了成品厚度精度。開發(fā)了末機架軋制力補償控制,在優(yōu)化了厚度和張力控制方式的基礎上保證了末機架軋制力的控制精度。提出了動態(tài)負荷平衡控制,防止了某個機架的負荷過大。開發(fā)了速度修正控制以保障AGC對機架速度的調節(jié)過程得到高效合理的執(zhí)行。(4)為了提高監(jiān)控AGC系統(tǒng)的性能,將改進型Smith預估補償控制和輔助反饋迭代學習控制引入了監(jiān)控AGC系統(tǒng)。建立了監(jiān)控AGC內環(huán)系統(tǒng)的理論模型。為了解決由于控制器單一性造成的常規(guī)Smith預估監(jiān)控AGC系統(tǒng)響應速度和調節(jié)精度不佳的問題,提出了Smith預估補償控制的改進型策略。在此基礎上設計了基于輔助反饋迭代學習控制的改進型Smith預估監(jiān)控AGC系統(tǒng),有效地彌補了Smith預估監(jiān)控AGC系統(tǒng)性能過度依賴模型精度的缺點。通過仿真實驗對以上三種監(jiān)控AGC系統(tǒng)的控制效果進行分析。(5)采用現(xiàn)場實際曲線分析了液壓壓上系統(tǒng)和機架間張力控制系統(tǒng)的控制效果,并對典型厚度規(guī)格帶鋼和極薄規(guī)格鍍錫卷的厚度控制效果進行了分析,對該厚度控制策略的效果作了有說服力的評價。本文的研究結果針對冷連軋過程的厚度控制,具有較強的實用性。目前,已將該厚度控制策略成功應用于某薄板科技有限公司1450mm五機架冷連軋機,對開發(fā)我國具有自主知識產權的冷連軋厚度控制系統(tǒng)具有重要意義。
[Abstract]:Thickness accuracy is one of the most important dimensional accuracy of cold continuous strip rolling, and automatic thickness control is always an indispensable part in cold tandem rolling production. In this paper, based on the construction project of 1450mm five-stand cold tandem mill in a thin sheet Science and Technology Co., Ltd., the model setting system, hydraulic actuator control system, inter-stand tension control system and thickness automatic control system are studied. A comprehensive control strategy for the thickness of cold continuous rolling is established and applied to the production practice, and good results are obtained. The main contents are as follows: (1) according to the characteristics of cold continuous rolling process, the mathematical model of on-line engineering application is studied. In order to ensure the precision of model setting and solve the problem that the traditional method is difficult to solve, a simple finite element method is used to calculate the rolling parameters. In order to improve the precision of roll gap pre-setting, a new spring model of cold tandem mill is adopted. An optimization model of multi-objective rolling schedule based on cost function is developed by considering the important factors in the process of cold continuous rolling. (2) the control system of tension between hydraulic actuator and stand is studied. The position control mode, rolling force control mode and single side control mode of hydraulic pressing system are analyzed, and the control strategies of hydraulic bending roll system and hydraulic roll transverse movement system are deeply analyzed. Aiming at the characteristics of servo nonlinearity and servo zero offset, the corresponding compensation control strategy is developed. Based on the dynamic tension threshold, the inter-stand tension control strategy is proposed, and the normal tension control closed-loop and the limit tension control closed-loop are studied respectively. (3) combined with the instrumentation configuration of the rolling mill, The automatic thickness control system of five stand cold continuous rolling mill is designed and established. By setting various types of AGCs in the first and second stands, the thickness deviation of most of the spikes is eliminated in the front frame. Various AGC control strategies are used in the final stand and the thickness accuracy of the finished product is ensured according to different rolling strategies. The rolling force compensation control of the end stand is developed and the control precision of the rolling force is ensured on the basis of optimizing the thickness and tension control mode. A dynamic load balancing control is proposed to prevent the overloading of a frame. In order to improve the performance of AGC system, the modified Smith predictive compensation control and auxiliary feedback iterative learning control are introduced into the monitoring AGC system to ensure the efficient and reasonable execution of the speed adjustment process of the frame by using the speed correction control. (4) in order to improve the performance of the monitoring AGC system, the improved Smith predictive compensation control and the auxiliary feedback iterative learning control are introduced into the monitoring AGC system. The theoretical model of monitoring AGC inner loop system is established. In order to solve the problem of poor response speed and adjustment precision of conventional Smith predictive monitoring AGC system caused by the singularity of controller, an improved strategy of Smith predictive compensation control is proposed. Based on this, an improved Smith predictive monitoring AGC system based on auxiliary feedback iterative learning control is designed, which effectively makes up for the shortcoming that the performance of Smith predictive monitoring AGC system depends on the model accuracy. Through the simulation experiment, the control effect of the three kinds of monitoring AGC system is analyzed. (5) the control effect of hydraulic pressure control system and frame tension control system is analyzed by using the field actual curve. The thickness control effect of typical thickness gauge strip steel and extremely thin tinning coil is analyzed, and the effect of the thickness control strategy is evaluated persuasively. The research results of this paper have strong practicability for the thickness control of cold continuous rolling process. At present, the thickness control strategy has been successfully applied to the 1450mm five-stand tandem cold rolling mill in a thin sheet Science and Technology Co., Ltd., which is of great significance to the development of the thickness control system with independent intellectual property rights in China.
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TG334.9

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本文編號：2194587