【文章內(nèi)容簡介】 口厚度。冷軋帶鋼，特別是后面機架，帶鋼越來越薄及越來越硬，因而其塑性變形越來越難，亦即其Q值越來越大，因而使壓下效率越來越小。 (24)式中為壓下效率。當(dāng)Q遠遠大于C時，為了消除一個很小的厚差需移動很大的。采用液壓壓下后由于其動作快使這一點得到一定的補償，但對于較硬的鋼種，軋制較薄的產(chǎn)品時精調(diào)AGC還是要借助于張力AGC。當(dāng)然張力AGC有一定限制，當(dāng)張力過大時需移動液壓壓下使張力回到極限范圍內(nèi)以免拉窄甚至拉斷帶鋼?？刂颇Ｐ团c監(jiān)控AGC控制模型基本相同，都是反饋型AGC。主要區(qū)別就是監(jiān)控AGC輸出的是輥縫調(diào)節(jié)量，而張力AGC輸出的是張力調(diào)節(jié)量。張力AGC不能與監(jiān)控AGC同時使用，只能選擇一種通常條件下，各種方案的冷連軋自動厚度控制(AGC)基本上由以下子功能組成：前饋AGC，間接測厚反饋AGC，測厚儀反饋AGC，張力AGC，監(jiān)控AGC，軋輥偏心補償，加減速補償，以及近年來迅速發(fā)展的流量AGC。不同機架按照控制功能的需要，配備若干種厚度控制方法，實際生產(chǎn)過程中可以選用。 秒流量AGC秒流量AGC基于機架間的秒流量相等的原理，即進入軋輥咬入?yún)^(qū)的帶鋼質(zhì)量必須與離開軋輥咬入?yún)^(qū)的帶鋼質(zhì)量相同，將傳統(tǒng)AGC多變量控制變成速度控制，只要使帶鋼入口秒流量始終保持恒定，自動速度控制環(huán)精度越高，出口厚度偏差就越小。如果變形區(qū)內(nèi)寬展忽略不計的話，根據(jù)流量恒定可得到；，其中：是i號軋機出口鋼帶的厚度；是i號軋機鋼帶的出口速度。 (25)式中 ——入口速度； ——入口設(shè)定厚度； ——出口速度； h——出口厚度。如果帶鋼入口實際厚度與設(shè)定值存在偏差，可以給設(shè)定入口速度一個修正值，使得出口厚度偏差得到補償。 (26) (27)由于和都很小，忽略高次項，可得： (28)通過此種方法將入口厚度偏差轉(zhuǎn)換為速度修正值。 前饋AGC使用入口厚度的測量值為所選的執(zhí)行器計算糾正值?；灸康氖菫榱嗽谲堓佉霑r補償入口厚度引入的變動?？紤]到來料厚差Δh0是冷軋帶鋼產(chǎn)生厚差的重要原因之一，因此冷連軋一般在1軋機前設(shè)有測厚儀，可直接測量來料厚差用于前饋控制，機架間亦設(shè)有測厚儀用于下一機架的前饋控制。前饋控制器使用入口厚度的測量值為所選的執(zhí)行器計算糾正值，根據(jù)來料擾動Δh0計算出需要控制的?S量以消除Δh0的影響，減少由其產(chǎn)生的Δh1，基本目的是為了在軋輥咬入時補償入口厚度引入的變動。引入的測量偏差在咬入之前的一段距離內(nèi)測量，這種測量必須保持到對應(yīng)的帶鋼到達軋輥咬入處，此時偏差值用于計算校準(zhǔn)值，物料跟蹤會完成這個任務(wù)。前饋的優(yōu)點是可提前控制[9]，可完全去掉信號檢測及機構(gòu)動作所產(chǎn)生的滯后，必要時還可提前Δτ進行控制，使階躍性Δh0得到更好的控制。但前饋的缺點是精度完全依靠計算的正確性，因前饋屬于開環(huán)控制，不能保證軋出厚度精度，因此前饋控制應(yīng)和反饋以及監(jiān)控AGC相結(jié)合“預(yù)控”和“反饋”是兩個相對立的控制觀點，預(yù)控不是根據(jù)過程進行完的結(jié)果，而是根據(jù)來料情況，提前調(diào)整，以達到預(yù)期的目標(biāo)[10]。這只能應(yīng)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型才能實現(xiàn)，其優(yōu)點是可以克服時間上的滯后，缺點是預(yù)控屬于開環(huán)控制。因此，對一些突變性厚差用預(yù)控調(diào)整比較有效。下圖說明了根據(jù)實測來料Δh0并將Δh0延時后，控制將要進入機架的輥逢，以保證調(diào)節(jié)效果。當(dāng)采用位置內(nèi)環(huán)厚度外環(huán)時，由厚度方程可知 (29)由于前饋控制無法實測ΔK，上式中已設(shè)ΔK=0，Δτb=Δτ?=0以及ΔSF=0。通過前饋控制，在存在Δh0情況下提前調(diào)節(jié)壓下ΔS使Δh=0，因此 (210)利用機架前測厚儀實測Δh0后延時到具有此Δh0的該段帶鋼將進入變形區(qū)時再進行上式所得的ΔS的控制，即給位置內(nèi)環(huán)加上給定： (211)當(dāng)采用軋制力內(nèi)環(huán)厚度外環(huán)時，ΔP的計算需考慮兩個分量。當(dāng)軋件進入軋機后，來料厚差Δh0產(chǎn)生的ΔPH需在軋制力給定加以補償。 (212)軋件進入軋機后產(chǎn)生的厚差： (213)為使此，需提前壓下： (214)此壓下將引起軋制力變化為： (215)所以厚度外環(huán)應(yīng)給軋制力內(nèi)環(huán)的總的軋制力給定為： (216) (217)式中Δh0由機架前測厚儀實測，此實測Δh0應(yīng)存儲到FIFO表中，表中數(shù)據(jù)隨帶鋼運動而前移。當(dāng)具有此Δh0的該段帶鋼進入變形區(qū)時提前取出FIFO表中的Δh0通過上式求得ΔP，并與PSET相加作為壓力內(nèi)環(huán)給定進行厚度控制。提前一定時間取出的目的是為了克服液壓缸動作所需時間造成的滯后。 反饋AGC反饋屬于閉環(huán)控制，即出口厚差產(chǎn)生后加以檢測并反饋回去控制。它將使厚差越來越小，但由于存在滯后，因此效果將受影響。如何減小滯后是反饋控制成敗的關(guān)鍵。如果采用機架后測厚儀進行反饋，滯后十分大，特別是低速軋制時從變形區(qū)出口運行到測厚儀往往要幾百毫秒。大滯后的反饋容易使系統(tǒng)不穩(wěn)定[2729]，因此目前普遍采用利用彈跳方程對變形區(qū)出口厚度進行檢測，然后進行反饋控制。這將大大減少滯后，但由于彈跳方程精度不高，雖然加上了油膜厚度補償?shù)却胧┤圆荒鼙ＷC精度，這正是當(dāng)前推出流量AGC的原因。安裝了激光帶速測量儀后可精確實測前滑，因而流量方程精度大為提高，用變形區(qū)入口及變形區(qū)出口流量相等法則根據(jù)入口測厚儀及機架前后激光測速儀信號可精確確定變形區(qū)出口處實際厚度，因而提高了反饋控制的精度。有一些軋機的AGC系統(tǒng)，為了克服測厚儀信號的大滯后引入了預(yù)測思想，用此預(yù)測結(jié)果進行反饋控制亦可提高控制精度。對常規(guī)的位置內(nèi)環(huán)厚度外環(huán)方式，由于內(nèi)環(huán)本身是位置環(huán)，厚度環(huán)只需要給出位置給定SREF即可。設(shè)各機架間張力通過張力控制恒定，并設(shè)穩(wěn)速軋制時δμ=0以及忽略ΔSF影響。由厚度方程可知 (218)即當(dāng)原料具有Δh0及Δk擾動時將產(chǎn)生厚差Δhh+Δhk (219) (220)為了消除此誤差，應(yīng)調(diào)節(jié)壓下： (221)式中為由各種擾動產(chǎn)生的總的厚度，由此可得SREF=SSET+ΔS，用于位置內(nèi)環(huán)的控制，即可消除外擾造成的厚差。對軋制力內(nèi)環(huán)厚度外環(huán)方式，計算較為復(fù)雜一些，由于內(nèi)環(huán)為軋制力環(huán)，厚度環(huán)的輸出是SREF。的確定需分析各種外擾情況及其控制量的變動。(1)偏心外擾 為了消除偏心需采用恒軋制力控制，即當(dāng)偏心使軋制力變化時，應(yīng)自動調(diào)節(jié)壓下，使軋制力回到設(shè)定值，這樣即可消除偏心產(chǎn)生的厚度，因此對偏心外擾來說，不需要在PREF后加ΔP項即PREF=PSET。(2)來料厚差Δh0外擾Δh0將產(chǎn)生兩個結(jié)果，一是產(chǎn)生出口厚差Δh0： (222)二是產(chǎn)生軋制力變動： (223)也可以寫成： (224)(3)來料硬度外擾，它同樣產(chǎn)生兩個結(jié)果： (225) (226)即由或外擾產(chǎn)生的都等于。為了消除所產(chǎn)生的厚差?h應(yīng)移動壓下： (227)移動將引起壓力變化。因此應(yīng)為 (228)或是 (229)設(shè) (230)或 (231)兩種情況下都為： (232)式中為軋機的彈性剛度系數(shù)，它在軋制過程中基本上為一個常數(shù)，只同板寬和支撐輥直徑有關(guān)；為軋機塑性剛度系數(shù)，它決定于軋件的厚度、軋件材料及加工硬化；為出口厚度可由彈跳方程或流量方程(利用激光測速)求得。 液壓AGC數(shù)學(xué)模型隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對板材的質(zhì)量要求越來越高，因此計算機控制技術(shù)在軋鋼過程的應(yīng)用越來越受到重視。為了研究各種先進的智能控制算法是否適用于冷連軋質(zhì)量控制尤其是厚度控制，有必要為液壓AGC建立數(shù)學(xué)模型。 液壓AGC系統(tǒng)的組成 目前，在液壓AGC系統(tǒng)的控制中，以輥縫為反饋值，以入口測厚為預(yù)控，以出口測厚作為監(jiān)控的模式應(yīng)用最廣。這種控制的結(jié)構(gòu)圖如圖28所示。圖28 液壓AGC控制結(jié)構(gòu)圖在進入軋機前，板帶的厚度偏差△e經(jīng)預(yù)控測厚系統(tǒng)測得，輸給伺服放大器放大，并轉(zhuǎn)換成電流信號△I輸給電液伺服閥，伺服閥把電流信號轉(zhuǎn)換成液壓油的流量△Q，輸給壓下油缸，實現(xiàn)初始輥縫給定，構(gòu)成液壓軋機控制系統(tǒng)的主回路。因此，構(gòu)成一個完善的液壓AGC系統(tǒng)，其主要有：閥控液壓缸，電液伺服閥，位移傳感器。各部分?jǐn)?shù)學(xué)模型如下。 閥控液壓缸 液壓缸可用如下的傳遞函數(shù)進行相似處理，對于液壓缸我們做以下假定： (1)所有連接管道都短而且粗，管道內(nèi)的摩擦損失、流體質(zhì)量影響和管道質(zhì)量忽略不計： (2)液壓缸每個工作腔內(nèi)壓力相等，油液溫度和體積彈性模數(shù)可認(rèn)為常數(shù)； (3)液壓缸的內(nèi)外泄露為層流流動。給予上述假設(shè)以及可壓縮流體的連續(xù)方程[11]，我們可以得出液壓缸的數(shù)學(xué)模型為： （233） 式中：—液體流量差；一活塞面積；一活塞位移；一液壓缸的內(nèi)部泄露系數(shù)；一伺服閥各橋臂的壓降；一液體體積彈性模數(shù)。 伺服閥的數(shù)學(xué)模型 當(dāng)液壓執(zhí)行機構(gòu)的固有頻率高于50赫茲時，伺服閥的傳遞函數(shù)可用二階震蕩環(huán)節(jié)表示[12]， (234) 式中： 電液伺服閥流量增益； 電液伺服閥固有頻率； s一拉普拉斯算子； 一伺服閥阻尼比。 位移傳感器數(shù)學(xué)模型位移傳感器可視為慣性環(huán)節(jié)[1]315，即： (235) (236)