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1、板带热连轧机活套高度和张力系统的解耦控制ffs—c6./卫c6第15卷第2期控制与决簧Vo1.15No.2CONTROLANDDECISION2000年3月Mar.2000板带热连轧机活套高度和张力系统的解耦控制.王国栋弋(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈内noo~si1.I摘要针对板带热莲轧机活套的高度和张卉控制最坑,碧出一种新的多变量解耦控制策略.通过逆Nyqu~t曲线对角占优性的强弱判定其耦台程度,并l采用伪对角化方法使朴偿后的活套高度和张卉控制系统具有对角占优的特性.最后用Matlab中的系统仿真I-具S
2、imulink对话套多变量控制幂坑进行仿真实验,结果表明解楞后的活套控制乐坑可获得更好的控制效果.',Matlabj诋奎高良分娄号.瓶州StripTandemHotRollingMillLoopersHeightandTensionDeeouplingControIZhangDianhua,Z^engFang.WangGuodong(NortheasternUniversity)AbstractAnoptimalmulfivariableloopercontrolsystembasedOFtnewdecouplingstr
3、ategyhasbeendevelopedforhotstripfinishingmills.ThevariableseoupllngdegreeisdeterminedbythediagonaldominancedegreeofinverseNyqulstCLII'Ve.Throughpseudo--diagonalisationcompensatingtheloop.ersheightandtensioncontrolsystemhasthediagonaldominancecharacters.ByusingtheSi
4、mulinktoolboxoftheMatlablanguage,thesimulationresultshaveshownthat,afterdecoupled,thelooperscontrolperformancegetsmuchbetter.Keywords]oopersystem,decoupllng,diagoFtaldominance.Matlab1I]l言在板带热连轧机中采用活套控制轧制张力是热连轧的基本特征之一若轧件所受的张力超过一定值,将产生一系列降低产品质量的不良后果,如轧件被拉窄和缩颈等因此,对活套需
5、进行双重控制,即活套高度控制和张力控制.传统的活套控制是通过调整上游机架轧辊速度使淆套高度维持在设定值附近,通过控制活套电机力矩使机架问张力恒定在这种控制策略中,活套高度控制与张力控制是完全独立进行的,没有考虑二者之间存在的耦合关系.而实际情况是;活套高度变化时,机架间张力也发生变化,反之亦然即活套高度与张力系统是一个典型的双输入/双输出耦合系*国家九五重点科拄攻关项目(85—523—04—03)1999--07—19收稿,l蜩9一O9一O8修回统.消除二者的耦合关系+使活套稳定工作,提高产品的尺寸精度,已成为活套控制的一个
6、重要课题.自板带热连轧投入运行以来,有关这方面的研究就一直在进行.随着现代控制理论的发展,活套的控制方法也不断取得新的进展.2活套高度和张力的解耦控制设计活套控剐系统为双输入双输出结构,其动态结构如图1所示.图1中,为带钢张应力设定值+0.为活套高度(角度)设定值.轧机主电机和活套电机分别被等效成一个一阶惯性环节,右虚线框内为活套在工作基准点附近的线性化模型.系统的频率响应矩阵为][]㈤第15卷第2期张殿华等:板带热连轧机活套高度和张力系统的解耦控制159田1活套多变量解耦控制系统框田式中,为带钢张应力实际值,为活套高度(角
7、度)..()一+j,i.一l,2,…,q(2)实际值,.为活套高度调节主机速度附加值,.为其中q为输出变量个数,在此假定输入与输出个数活套张力调节活套力矩设定值,G()为系统的传递相同.欲获得一个最优的补偿矩阵霞,可采用如下函数矩阵.活套高度和张力控制系统是一个双输入步骤:双输出的耦台多变量系统,必须对其进行解耦,才能获得良好的张力控制效果.本文采用Nyquist(INA)法对系统进行解耦,并用Matlab中的MFD工具箱对活套系统进行分析,设计解耦交叉控制器C(s).用1NA法设计c()的步骤为:Step1:设计预补偿矩阵
8、K,(),使G(s)K(j)为对角占优矩阵;Step2:设计K(s),用其对得出的对角占优矩阵做动态补偿.其中求取五,(s)是关键,它决定了最终设计结果.在实际应用中往往将K()设计成最简单的常数矩阵形式.首先做出原系统带有Gershgorln带的逆Nyquist曲线.若曲线包括圆点(O,
