高精度带钢轧制监视自动厚度控制方法及系统

摘要

本发明提供一种高精度带钢轧制监视自动厚度控制方法及系统，将监视AGC与秒流量AGC方法联用，结合二者的优势以提高带钢产品的厚度控制精度；利用出口测厚仪的精确测量值修正秒流量方程的误差，使得秒流量AGC性能进一步提高；通过调节轧机传动辊的速度来完成整体AGC控制，相比原有调节轧机辊缝方式可进一步提高整体AGC调节精度。使用了特有的同步传输模型TPM(Transport Model)来实现带钢参数的同步传输，克服了原有Smith预估方法的不足。使用动态平均模块可以在带钢速度任意变化的情况下精确求取厚度误差在监视段上的平均值。

主权项

1.高精度带钢轧制监视自动厚度控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1、按照秒流量方程计算带钢出口厚度$h_{\mathrm{ex},\mathrm{calc}}=\frac{V_{\mathrm{en}}{\times h}_{\mathrm{en}}}{V_{\mathrm{ex}}},$式中，h_ex，calc为秒流量方程计算的出口厚度；V_en为带钢入口速度实际值，由入口张力辊上脉冲编码器测量得到；V_ex为带钢出口速度实际值，由出口激光测速仪测量得到；h_en为带钢入口厚度实际值，由入口测厚仪测量得到；并将h_ex，calc同步传输到出口测厚仪处得到出口测厚仪处的预计算出口厚度h_exc，ethg；步骤2、根据出口厚度差、机架速度、加速度求取监视AGC自适应补偿因子F_comp，具体包括：2.1、根据机架出口速度实际值选取速度因子F_V；2.2、根据出口厚度差选取厚度因子F_h；2.3、根据是否处于加减速阶段选择加速度因子F_a；2.4、计算监视AGC自适应补偿因子F_comp＝F_V×F_h×F_a；步骤3、求取当前时刻监视厚度误差E_monE_mon(n)＝(h_ex，thg-h_exc，ethg)×F_comp-E_tpm(n-1)，式中，h_ex，thg为出口测厚仪测量值；E_tpm(n-1)为上一时刻监视AGC控制量对当前时刻造成的出口厚度影响值；n表示当前时刻，且E_tpm(0)＝0；然后加以平均、斜坡处理后得到监视段上厚度误差平均值和平均斜坡值步骤4、将通过一阶滞后环节得到秒流量计算厚度修正误差Δh_MFC，并将Δh_MFC从辊缝处同步传输到出口测厚仪处得到出口测厚仪处的厚度修正误差Δh_MFC，ethg；将Δh_MFC，ethg通过第二个一阶滞后环节后得到当前时刻监控AGC控制量对下一时刻造成的出口厚度影响值E_tpm(n)；步骤5、计算监视AGC的传动辊速度调节量ΔV_r，mon：5.1、根据出口厚差平均斜坡值计算带钢出口速度调节量ΔV_mon：$\Delta V_{\mathrm{mon}}=-\frac{V_{\mathrm{ex}}\times \overline{E_{R,\mathrm{mon}}}}{h_{\mathrm{ex},\mathrm{set}}},$式中，h_ex，set为带钢出口厚度设定值，由过程计算机按照轧制规程制定；5.2、根据机架的前滑因子、传动辊和工作辊的辊径比计算传动辊线速度的调节量ΔV_r，mon：$\Delta V_{r,\mathrm{mon}}=\frac{\Delta V_{\mathrm{mon}}}{(1+F_{\mathrm{sl}})\times R_d},$式中，F_sl为机架前滑因子；R_d为传动辊和工作辊的辊径比；步骤6、将求得的出口测厚仪处的厚度修正误差Δh_MFC，ethg送到秒流量AGC程序，并将传动速度调节量ΔV_r，mon送到变频器调节机架传动电机，以实现自动厚度控制；所述的步骤1和步骤4所述的同步传输分别通过同步传输模型实现的；同步传输模型由第一至第三移位寄存器和判断模块组成，传输距离分为若干段，每个段上的参数对应存储在移位寄存器的元素中，分段数是可变的，由传输速度决定，每段的长度为L_S＝V×T_S，式中L_S为每段的长度，V为传输速度，T_S为采样时间；第一移位寄存器用于存储输入的参数值X，每经过一个采样时间T_S将所有存储的数据依次向后移动一位，然后将当前时刻的输入参数值X存到本寄存器的第一个位置；第二移位寄存器用于存储分段的长度，每经过一个采样时间T_S将所有存储的数据依次向后移动一位，然后将当前时刻的分段长度存储在本寄存器的第一个位置；第三移位寄存器用于存储相应的参数值X传输过的距离，即将第二移位寄存器中对应时间之前的所有元素相加得到，每经过一个采样时间将所有存储的距离值依次向后移动一位，然后将当前时刻的分段长度存储在本寄存器的第一个位置，即第二和第三移位寄存器的第一个元素总是相等的；三个移位寄存器一一对应；判断模块用于每一个采样时间判断一次第三移位寄存器中是否有大于等于传输距离L的元素，若第i个元素值大于等于传输距离而第i-1个元素值小于传输距离，表示第一移位寄存器中的第i个元素已经传输了指定传输距离，则将第一移位寄存器中第i个元素值输出；所述的步骤3使用动态平均模块求取E_mon在监视段上的平均值动态平均模块由第四至第六移位寄存器和判断处理模块组成，监控段长度分为若干段，分段数由带钢速度决定，每段的长度为L_S＝V×T_S，式中L_S为每段的长度，V为带钢传输速度，T_S为采样时间；第四移位寄存器存储需动态计算平均值的输入变量的采样值，每经过一个采样时间T_S将寄存器中所有元素依次向后移动一位，然后将当前时刻的输入采样值存入本寄存器的第一个位置；第五移位寄存器用来存储输入采样值的权值，权值由带钢速度决定的，每个输入采样值的权值为W_x＝V×T_s/L_mon，式中，L_mon为监视段的长度；每经过一个采样时间将寄存器中所有存储的权值依次向后移动一位，然后将当前时刻输入变量的权值存入本寄存器的第一个位置；第六移位寄存器用来存储输入采样值的权值和，即将第五移位寄存器中对应时间之前的所有权值相加得到，每个采样时刻将所有存储的权值和依次向后移动一位，然后将当前时刻输入变量的权值存储在本寄存器的第一个位置，即第六移位寄存器和第五移位寄存器的第一个元素总是相等的；三个寄存器一一对应；判断处理模块用于每一个采样时刻判断第六移位寄存器中最先出现大于等于1.0的元素，若第i个元素大于等于1.0而第i-1个元素小于1.0，则将第五移位寄存器的第i个元素减去第六移位寄存器中第i个元素超过1.0的量，以确保第五移位寄存器的前i个元素的和正好是1.0；然后将第四移位寄存器的前i个元素乘以相应的第五移位寄存器的前i个元素值，并求和得到输入变量E_mon在监视段长度上的平均值所述的步骤3使用斜坡发生器来产生监视出口厚度误差平均斜坡值斜坡值计算公式为：$Y_{\mathrm{ramp}}\left(n\right)=Y_{\mathrm{ramp}}(n-1)+\frac{T_S}{T_A},$式中，Y_ramp(n)为当前时刻斜坡发生器输出值，Y_ramp(n-1)为上一时刻斜坡发生器输出值，T_S为采样时间，T_A为斜坡时间，通过调节T_A控制斜坡变化的快慢程度，T_A越大则斜坡变化得越慢，T_A越小则斜坡变化得越快；将代入斜坡值计算公式得到