一种基于动态分段冷却技术的热轧铝板凸度控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于动态分段冷却技术的热轧铝板凸度控制方法，包含如下步骤：1）根据凸度仪检测周期确定动态分段冷却的控制周期；2）建立凸度偏差的模糊隶属函数，在每个控制周期内，对凸度偏差进行模糊化处理；3）建立凸度偏差变化率的模糊隶属函数，从第2个控制周期开始，对凸度偏差变化率进行模糊化处理；4）建立冷却等级变化的模糊规则表，每个控制周期凸度偏差模糊值和凸度偏差变化率模糊值形成四种组合，分别计算每种组合下冷却等级调节量；5）采用加权平均法对四种冷却等级调节量去模糊化；6）依据去模糊化结果对分段冷却设定进行修正。通过本发明专利技术内容，可以使得热轧铝板凸度同板差控制水平得到显著提升。

【技术实现步骤摘要】

: 本专利技术涉及冶金机械及自动化、轧制技术，具体指。
技术介绍
: 铝及铝合金板、带、箔具有质量轻、强度高、耐蚀可焊、易加工、表面美观及容易回收等优点而被广泛应用于国民经济的各行业，如航空航天、包装、建筑、家电、印刷、船舶及交通运输等领域，特别是全铝易拉罐、？3版基板和铝箔的普遍使用，极大地促进了铝合金板带热连轧生产技术的快速发展和铝合金板带产能的大幅度增长。凸度是热轧铝板带的重要质量指标，定义为铝板带中点厚度和两边标志点(一般取距离边部仙臟位置)厚度平均值的差值，由于大多数热轧铝板还要进行冷轧、箔轧，良好的凸度能保证后续工序的板形和轧制稳定性。在铝板热轧中，控制凸度的主要手段有弯辊力、辊形、负荷分配、工作辊分段冷却等。和钢铁相比，热轧铝板的纯轧制时间较长，为此，轧辊的热辊形变化明显，通过分段冷却控制热辊形，进而控制凸度在热轧铝板中被广泛使用。如图1和图2所示为工作辊分段冷却的示意图，一个喷射梁有若干排喷嘴，每个喷嘴都能进行单独的开关流量控制，其中入口侧喷嘴一般多排布置，靠近辊缝处的一排喷嘴常开，作为基础冷却和润滑，其喷射的连续性、均匀性直接影响轧辊粘铝状态、咬入状态以及带材表面质量等。除此以外的喷嘴作为分段冷却作用于工作辊，是凸度控制的一种重要手段。它通过开关沿辊身轴向布置的喷嘴来确定冷却水的横向分布，从而改变工作辊各冷却区段的热膨胀，达到控制轧后带材凸度的目的。控制喷嘴的电磁阀有开和关两种工作方式，定义28为一个工作周期，如果28的周期内喷嘴电磁阀全开，定义喷射等级为10级，若1.88开，0.28关，则喷射等级为9级，依此类推，通过时间占空比实现横向流量的不同分布，其中最高等级为10级，即为全开，最低等级为0级，即为全关。通常，根据不同的热轧铝板合金，在轧制前设定一个基于二次抛物线的初始冷却模式，比如:软合金轧制压力小，轧辊挠曲小，凸度不容易建立，一般采取冷却等级中间大，两边小(如图3，某2600.铝热轧机，喷射梁上有38个喷嘴，中间冷却等级10，边部冷却等级8),使得工作辊热膨胀中间小，得到目标凸度；硬合金则轧制压力大，轧辊挠曲大，凸度容易偏大，一般采用冷却等级中间小，两边大，使得工作辊中间大，得到目标凸度。当凸度仪检测到凸度值时，比较实际凸度与目标凸度的偏差，动态修正分段冷却的设定，保证良好断面形状。目前，分段冷却动态控制技术在冷轧中运用较多，由于冷轧中配备了接触式板形仪，能够检测出板带的潜在或显式浪形，通过冷却喷嘴位置和浪形位置的一一对应关系，动态调节喷射梁的喷射模式。如文献1(板形分段冷却的模糊控制，鞍钢技术，2009年第1期)基于喷射梁和浪形的一一对应关系，提出了采用模糊控制技术对冷轧分段冷却进行控制，文献2 (单机架轧机工作辊的乳化液分段冷却控制方法，授权专利，201110310664.4)也是基于喷射梁和浪形的一一对应关系，对冷轧分段冷却进行控制，文献3 (冷连轧机乳化液分段冷却控制方法，授权专利，200810200730.文献4 (基于模糊双曲模型冷轧机工作辊乳化液分段冷却控制方法，申请公开，201310379194.6)和文献2的出发点也基本相同，都是通过浪形的偏差，通过一一对应关系单独调节各个喷嘴的喷射等级。热轧铝目前还没有配备在线接触式板形检测仪表的报道，因此，无法检测出浪形，通过在轧制出口配置凸度仪只能检测出断面形状，为此，热轧铝和冷轧中采用分段冷却控制的对象有本质的区别，且也无法做到一一对应控制，只能做到全断面趋势控制，文献5 (“1 + 4”热连轧板形板凸度自动控制系统分析，铝加工，2009年第2期)中提到根据凸度偏差，采用PI算法，动态调整喷射梁每个喷嘴的开关状态，文献6(—种先进的铝热连轧机凸度闭环控制系统，铝加工，2004年第3期)则先预设一种基础的冷却模式，通过凸度实测值偏差直接调整冷却模式到最大模式或最小模式等。从检索结果来看，目前在热轧铝凸度控制中，还没有一种基于模糊控制的动态分段冷却技术，用于保证全长凸度的良好。
技术实现思路
: 为适应热轧铝板凸度检测与分段冷却控制手段的非一一对应特点，本专利技术提供一种使用方便，并可以使得热轧铝板凸度控制水平得到显著提升的基于动态分段冷却技术的热轧铝板凸度控制方法。本专利技术的技术方案是:，所述方法包含以下步骤: 1.根据凸度仪检测周期确定动态分段冷却的控制周期。设凸度仪的检测周期为&，动态分段冷却的控制周期为/；，则Tc的计算公式如下:rc=rmx102.建立凸度偏差的模糊隶属函数，在每个控制周期内，并对凸度偏差进行模糊化处理。定乂t旲糊语目:ANB表不负大，ANS表不负小，AZ表不零，APS表不正小，APB表不正大。定义凸度偏差变量:4=-30,4=-15,4=0,4=15,4=3(^设第i个控制周期凸度偏差为叫，Λ化求解方法如下: 叫二CL-CR-， 其中，为第i个控制周期内凸度实测平均值，aaim为凸度目标值。定义凸度偏差模糊值为:ALanVl，ALanV2，对应模糊值的隶属度为:AFuzVl，AFuzV2，变量求解方法如下:1)Δβ?,ALanVl= ANB, AFuzVl=lALanV2= ANS, AFuzV2=0, 2)χ1<Δβ?/(x2ALanVl= ANB, AFuzVl= {x2~x) / {x2~xdALanV2= ANS, AFuzV2= {x~x^) / {x2~x^， 3) x2< Δ CRt ^ x3ALanVl= ANS, AFuzVl= (x3-x) / (x3-x2)ALanV2= AZ, AFuzV2= (u2) / Οτ3_ζ2), 4) x3< Δ CRi < x4ALanVl= AZ, AFuzVl = (x4~x) / (χ4~χ3)ALanV2= APS, AFuzV2= {x~x^) / (χ4~χ3)， 5)14〈厶化ALanVl= APS, AFuzVl= (χ5-χ) / (x5~x4)ALanV2= APB, AFuzV2= (χ~χ4) / (χ5-χ4)， 6)x5<AC^.ALanVl= APS, AFuzVl=0ALanV2= APB，AFuzV2=l。如图4所示为凸度偏差的模糊隶属函数示意图。3.建立凸度偏差变化率的模糊隶属函数，从第2个控制周期开始，对凸度偏差变化率进行模糊化处理。定义模糊语言:定义BNB表示负大，BNS表示负小，BZ表示零，BPS表示正小，BPB表示正大。定义凸度偏差变化率变量^=-20,7 2=-10,^ 3=0,y 4=l0,y 5=20。设第i个周期(i> 1 )，凸度偏差变化率为NCRW, 求解方法如下: Δ CRm= Δ CRj -Wh, 其中，为第i个控制周期凸度偏差，为第1-Ι个控制周期凸度偏差。定义凸度偏差变化率模糊值为:BLanVl，BLanV2，对应模糊值的隶属度为:BFuzVl，BFuzV2，变量求解方法如下:1)t,CRmBLanVl= BNB, BFuzVl=lBLanV2= BNS, BFuzV2=0, 2)^<Δβ?Λ.彡乃BLanVl= BNB, BFuzVl= ij2~y) / BLanV2= B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动态分段冷却技术的热轧铝板凸度控制方法，其特征在于：所述方法包含以下步骤： 步骤1：根据凸度仪检测周期确定动态分段冷却的控制周期；步骤2：建立凸度偏差的模糊隶属函数，在每个控制周期内，对凸度偏差进行模糊化处理；步骤3：建立凸度偏差变化率的模糊隶属函数，从第2个控制周期开始，对凸度偏差变化率进行模糊化处理；步骤4：建立冷却等级变化的模糊规则表，每个控制周期凸度偏差模糊值和凸度偏差变化率模糊值形成四种组合，分别计算每种组合下冷却等级调节量；步骤5：采用加权平均法对四种冷却等级调节量去模糊化；步骤6：依据去模糊化结果对分段冷却设定进行修正。

【技术特征摘要】
1.一种基于动态分段冷却技术的热轧铝板凸度控制方法，其特征在于:所述方法包含以下步骤: 步骤1:根据凸度仪检测周期确定动态分段冷却的控制周期； 步骤2:建立凸度偏差的模糊隶属函数，在每个控制周期内，对凸度偏差进行模糊化处理； 步骤3:建立凸度偏差变化率的模糊隶属函数，从第2个控制周期开始，对凸度偏差变化率进行模糊化处理； 步骤4:建立冷却等级变化的模糊规则表，每个控制周期凸度偏差模糊值和凸度偏差变化率模糊值形成四种组合，分别计算每种组合下冷却等级调节量； 步骤5:采用加权平均法对四种冷却等级调节量去模糊化； 步骤6:依据去模糊化结果对分段冷却设定进行修正。2.如权利要求1所述的基于动态分段冷却技术的热轧铝板凸度控制方法，其特征在于:所述步骤I中，设凸度仪的检测周期为Tffl，动态分段冷却的控制周期为/；，则Tc的计算公式如下:rc=rmx103.如权利要求1所述的基于动态分段冷却技术的热轧铝板凸度控制方法，其特征在于:所述步骤2中，建立凸度偏差的模糊隶属函数及每个控制周期凸度偏差的模糊化求解过程如下: 定义模糊语言:ANB表示负大，ANS表示负小，AZ表示零,APS表示正小，APB表示正大；定义凸度偏差变量％=-30，x2=-15, a=0，a=15，z5=30，设第i个控制周期凸度偏差为t^CRn ^CRi求解方法如下:NCRi=CRaj-CR-, 式中，β?为第i个控制周期内凸度实测平均值，CRaia为凸度目标值； 定义凸度偏差的两个模糊值为:ALanVl，ALanV2，对应模糊值的隶属度为:AFuzVl，AFuzV2，变量求解方法如下:1)^CRi ^xlALanVl= ANB, AFuzVl=IALanV2= ANS, AFuzV2=0, 2)X^kCRi ^x2 ALanVl= ANB, AFuzVl= {x2~x) / Cr2--rI)ALanV2= ANS, AFuzV^=(H1)/ (X2-X1), 3) x2< Δ CRi ^ X3ALanVl= ANS, AFuzVl= (χ3-χ) / (χ3-χ2)ALanV2= AZ, AFuzV2= (χ-χ2) / (X3-X2)? 4) x3< Δ CRi < X4ALanVl= AZ, AFuzVl = (x4~x) / (χ4~χ3)ALanV2= APS, AFuzV2= {x~x^) / (χ4~χ3)， 5) x4<A ^x5ALanVl= APS, AFuzVl= (x5-x) / (x5~x4)ALanV2= APB, AFuzV2= (x~xA) / (x5~x4)， 6 ) X5< AC^jALanVl= APS, AFuzVl=OALanV2= APB，AFuzV2=l。4.如权利要求1所述的基于动态分段冷却技术的热轧铝板凸度控制方法，其特征在于:所述步骤3中，建立凸度偏差变化率的模糊隶属函数，并从第2个控制周期开始，凸度偏差变化率模糊化求解过程如下: 定义模糊语言:定义BNB表示负大，BNS表示负小，BZ表示零，BPS表示正小，BPB表示正大； 定义凸度偏差变化率变量:7:=-20,7 2=-10,7 3=0,7 4=10,7 5=20 ； 设第i个周期，i > I，凸度偏差变化率为、CR财，求解方法如下:Δ CRm= Δ CR1-KCRh， 式中，NCRi为第i个控制周期凸度偏差，NCRi为第1-Ι个控制周期凸度偏差， 定义凸度偏差变化率的两个模糊值为:BLanVl，BLanV2，对应模糊值的隶属度为:BFuzVl，BFuzV2，变量求解方法如下: 1)NCRm ^yl BLanVl= BNB, BFuzVl=I BLanV2= BNS, BFuzV2=0, 2)^<Δβ?Λ.彡乃 BLanVl= BNB, BFuzVl= ij2~y) / Cr2-Jr1) BLanV2= BNS, BFuzV2= (Jr-Jr1) / Cf2-J^1)，3)_72〈Δβ?Λ.BLanVl= BNS, BFuzVl= (j^-y) / Cf3-Ja2)BLanV2= BZ, BFuzV2= / (f3-_f2),4)^3<Δβ?Λ.BLanVl= BZ, BFuzVl = (y4~y) / Cf4-Ja3) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵健，何安瑞，姚驰寰，孙文权，
申请(专利权)人：北京科技大学，北京科技大学设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11