冷轧带钢板形控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种冷轧带钢板形控制系统及方法，采用先进的前馈-反馈协同控制架构，在板形自动控制系统投入在线运行后，由凸度和轧制力变化引起的板形变化量计算环节和出口板形偏差计算环节共同计算出由于凸度和轧制力变化而引起板形变化量和出口板形实时偏差，然后在所述板形调控机构最优调节量计算及限幅处理环节计算出用于冷轧带钢板形控制的在线调节量。既消除了带钢在轧机和板形仪之间存在的传输时滞影响，又能保证预测板形的精度，能够有效解决轧制过程中由于来料凸度变化和轧制力波动等实际因素造成的出口板形质量变差的技术问题，从而显著提高冷轧带钢产品的品质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冷轧带钢领域，尤其涉及一种。
技术介绍
随着国内外装备制造业的迅猛发展，下游用户对冷轧带钢产品质量要求也日益增高，特别是对于高档汽车和高端IT产品制造等行业。冷轧带钢主要用于冲制各种零部件，为了提高重模寿命和冲压精度，就要求冷轧带钢具有较好的板形质量。于是，研究板形控制技术对于冷轧钢铁企业提高核心竞争力具有至关重要的作用。为了控制好轧机出口板形，人们研发了板形仪。通常将其安装在轧制出口处用于在线测量轧机出口板形信号，然后利用轧机出口板形信号进行闭环板形控制。值得注意的是，闭环板形控制系统是一种典型的检测时滞系统，这是因为在轧机和板形仪之间客观存在一定距离。在闭环控制系统投入在线运行特别是中低速轧制时，板形仪测量的当前板形信号可能是几个控制周期以前的轧机出口板形，如果采用高增益控制器时可能导致控制系统不稳定，不能取得良好的控制效果，这也是板形反馈控制的主要短板。此时，由于来料凸度变化和轧制力波动等实际因素都会造成出口板形质量变差的技术问题。近年来，国内外研究者针对如何进一步提高板形控制质量进行了深入研究，试图从控制方法角度来解决由于来料凸度变化和轧制力波动等实际因素造成的出口板形质量变差的技术问题，克服传统反馈控制在处理时滞问题上得不足。Jelali等人在美国专利(US 6721620B2) “Multi variable flatness control system”中引入了板形预测模型，通过模型预测出口板形来消除板形测量延时，使得板形控制可以快速动态运行。该方法基本的要求是需要建立轧制过程的一个准确模型，但实际板形模型是随轧机工况，例如轧机冷却特性、轧辊和带钢间的摩擦系数和带钢的变形抗力等因素而变化的，因而很难获得满足实际需求的板形预测模型。为了解决这个问题，顾廷权等人在专利CN 101758084 A “模型自适应的板形预测控制方法”中提出了一种基于模型自适应技术的板形预测控制方法，利用历史输入输出数据建立一个含有执行机构特性的板形模型，并且根据实时的轧制参数和相应的实际板形值不断对该模型进行动态校正，校正模型用于准确预测板形及确定最优的控制量，以达到去除带钢在机架和板形仪之间传输时滞的目的。但是值得注意的时，这种方 法完全用预测控制代替了反馈控制，因而其校正模型的模型精度和跟踪精度对于控制效果来说是非常重要的。实际上，轧制过程是一个非常复杂的非线性系统，涉及影响因素种类众多且具有时变特性，由校正模型计算出的预测板形无法取代板形仪实测板形。现在技术现状是预测板形可以消除传输时滞但是精度不能保证，板形仪实测板形精度高但是具有传输时滞。这种情况下，无论是板形反馈控制还是板形预测控制控制都具有明显的劣势，无法满足日益增高的板形控制精度技术要求。因而，如何在冷轧带钢板形控制实际生产中既消除传输时滞又保证高精度
技术实现思路
本专利技术公开了一种，采用先进的前馈-反馈协同控制架构，既消除了带钢在轧机和板形仪之间存在的传输时滞影响，又能保证预测板形的精度，能够有效解决轧制过程中由于来料凸度变化和轧制力波动等实际因素造成的出口板形质量变差的技术问题，从而显著提高冷轧带钢产品的品质。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的 一种冷轧带钢板形控制系统，包括目标板形设定模块，用于根据工艺要求和产品要求设定轧制成品目标板形分布曲线；板形偏差信号计算模块，用于接收出口板形分布信号和目标板形分布曲线，将目标板形曲线减去出口板形分布信号得到板形偏差信号；其中出口板形分布信号由板形测量辊测 量获得； 板形预测模块，用于接收来料凸度各次分量实时测量信号和轧制力实时测量信号，并计算来料凸度分量变化值和轧制力变化所引起的板形变化量；其中来料凸度各次分量实时测量信号和轧制力实时测量信号分别由凸度仪和轧制力检测装置测量获得； 板形控制计算模块，用于接收由所述板形预测模块发出的板形变化量、由所述板形偏差信号计算模块发出的板形偏差信号以及调控机构实时位置信号，根据板形变化量和板形偏差信号计算出预测板形偏差信号，对预测板形偏差信号进行优化得到板形调控机构调节量，再根据调控机构实时位置信号对板形调控机构调节量进行限幅处理得到最终板形调控机构调节量；其中调控机构实时位置信号由调控机构位置传感器获得； 用于输出最终板形调控机构调节量的调节量输出模块。一种冷轧带钢板形控制的方法，其步骤为 1)根据工艺要求和产品要求设定轧制成品目标板形分布曲线； 2)根据出口板形分布信号和目标板形分布曲线，将目标板形曲线减去出口板形分布信号计算得到板形偏差信号；其中出口板形分布信号由板形测量辊测量获得； 3)根据来料凸度各次分量实时测量信号和轧制力实时测量信号，并计算来料凸度各次分量变化值和轧制力变化所引起的板形变化量；其中来料凸度各次分量实时测量信号和轧制力实时测量信号分别由凸度仪和轧制力检测装置测量获得； 4)根据板形变化量和板形偏差信号，计算出预测板形偏差信号，对预测板形偏差信号进行优化得到板形调控机构调节量，再根据调控机构实时位置信号对板形调控机构调节量进行限幅处理得到最终板形调控机构调节量；其中调控机构实时位置信号由调控机构位置传感器获得； 5)输出板形调控机构调节量对各板形调控机构进行在线调整。进一步的，根据上述冷轧带钢板形控制的方法，在步骤4中，板形控制系统投入在线运行后，每隔一时间周期依据所述预测板形偏差信号和轧机板形调控机构的板形调控功效系数来实时计算出当次板形调控机构调节量。进一步的，根据上述冷轧带钢板形控制的方法，步骤3中来料凸度各次分量变化值为本次来料凸度各次分量值减去上一次来料凸度各次分量值，轧制力变化值为本次轧制力测量值减去上一次轧制力测量值。进一步的，根据上述冷轧带钢板形控制的方法，步骤3中板形变化量FF(X)，计算通过以下两个公式权利要求1.一种冷轧带钢板形控制系统，其特征在于它包括 目标板形设定模块，用于根据工艺要求和产品要求设定轧制成品目标板形分布曲线； 板形偏差信号计算模块，用于接收出口板形分布信号和目标板形分布曲线，将目标板形曲线减去出口板形分布信号得到板形偏差信号；其中出口板形分布信号由板形测量辊测量获得； 板形预测模块，用于接收来料凸度各次分量实时测量信号和轧制力实时测量信号，并计算来料凸度分量变化值和轧制力变化所引起的板形变化量；其中来料凸度各次分量实时测量信号和轧制力实时测量信号分别由凸度仪和轧制力检测装置测量获得； 板形控制计算模块，用于接收由所述板形预测模块发出的板形变化量、由所述板形偏差信号计算模块发出的板形偏差信号以及调控机构实时位置信号，根据板形变化量和板形偏差信号计算出预测板形偏差信号，依据预测板形偏差信号进行优化计算得到板形调控机构调节量，再根据调控机构实时位置信号对板形调控机构调节量进行限幅处理得到最终板形调控机构调节量；其中调控机构实时位置信号由调控机构位置传感器获得； 调节量输出模块，用于输出最终板形调控机构调节量。2.一种冷轧带钢板形控制的方法，其步骤为 1)根据工艺要求和产品要求设定轧制成品目标板形分布曲线； 2)根据出口板形分布信号和目标板形分布曲线，将目标板形曲线减去出口板形分布信号计算得到板形偏差信号；其中出口板形分布信号由板形测量辊测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：解相朋，赵菁，吴有生，任朝晖，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：