基于DAGC的热连轧厚度自动控制系统研究

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1、文章编号：1009—9441(2016)06—0025—04基于DAGC的热连轧厚度自动控制系统研究口口李轩青(山西职业技术学院，山西太原030006)摘要：在当代金属冶炼生产过程中，带钢热连轧过程自动控制系统的发展最为迅速和成熟，对系统控制精度也提出了更高的要求。针对传统的AGC响应速度慢和控制不精确的问题，提出了动态型变刚度厚度控制系统DAGC与监控AGC配合使用的方法。DAGC不仅简化了系数的设定，而且与监控系统无关联，不用考虑钢种变化时的参数变化。针对监控AGC热连轧厚度控制系统的时间滞后问题，采用Smith预估器进行补偿。关键词：DAGC；监控AGC；GM

2、—AGC；Smitll预估器中图分类号：TG334．9文献标识码：A引言我国的钢铁工业经过几十年的快速发展，年产量由原来的几十万吨发展到现在的几亿吨，居全球第一位。近年来，我国已逐步由关注钢铁产量转移到重视质量问题上来，以保证钢铁产品质量为先。对于带钢的生产而言，产品质量最重要的指标之一是厚度精度，但是轧辊偏心、机架张力和温度不稳等问题均会影响带钢轧制精度。传统的AGC(AutomaticGaugeContr01)以弹跳方程为基础对出口厚度进行控制，通过对厚度的监控来校正由于干扰而产生的偏差。但传统AGC控制系统的动态响应性能欠佳。针对传统AGC动态响应不佳而引起的

3、控制精度不高的问题，本文提出了动态变刚度型厚度控制系统DAGC(DynamicSetAutomaticGaugeContr01)，将连轧系统的厚度控制问题转化为对机架辊缝的控制问题。对机架辊缝的自动控制，降低了扰动引起的不精确度，显著提高了系统的控制精度。同时，新增监控AGC系统，以便对外在因素影响产生的厚度偏差及时进行修正。DAGC与监控AGC的配合使用，将显著提高最终轧机出口厚度的精度。1几种典型的厚度自动控制模型AGC系统的控制结构、控制策略和控制算法是一个不断发展和创新的过程。在长期的理论研究和生产实践的基础上，已经形成了一系列的控制结构、控制模式和控制算法

4、，例如基于弹跳方程的相对AGC、GM—AGC和动态设定型AGC。以下简介几种典型的厚度控制系统模型。1．1相对AGC相对AGC又称为BISRA—AGC，其控制过程是：将某一时刻的厚度、轧制力和辊缝值作为基准厚度、基准轧制力和基准辊缝值，根据实测轧制力、辊缝值与基准轧制力、辊缝值的差值来调整带钢厚度的补偿值。相对AGC以及之后介绍的两种控制系统，都是基于弹跳方程的厚度控制方式。弹跳方程的基本公式为：h=So+2S=So+P／M(1)式中：^——实际轧制厚度；

5、s。——空轧辊缝；SJ-一轧机发生弹跳时辊心的垂直变化量；P_一轧制力；肛一轧机刚度系数。相对AGC的基于弹跳

6、方程的增量形式为：Ah=△S+△P／M(2)式中：Js——辊缝值；P——轧制力。1．2GM—AGCGM—AGC(GaugemeterAGC)¨’21又称为厚度计型AGC，是最具有传统意义的控制系统，也是目前运用最多的厚度控制方式。GM—AGC在相对AGC的基础上增加了轧机压下效率补偿环节，提高了轧制精度。GM—AGC的运用显著提高了厚度自动控制系统的动态响应指标。GM—AGC的系统结构图[3。43如图1所示。GM—AGC的控制算法为：AS=挚^(3)式中：p——塑性系数；△矗——轧制厚度增量，ah=h，一h。。建材技术与应用6／2016·25·f”一出L1厚度期望值

7、；h——出口厚度实测值d卜厚度偏差；d卜辊缝的凋节量，图1GM—AGC的系统结构图GM—AGC利用弹跳方程和工艺参数实现了间接的和无滞后的厚度检测，但是其控制精度较低。1．3动态设定AGC中国钢铁研究总院、日本神户制钢、德国AEG公司等机构和企业，对动态设定型AGC的出现和应用等做出了显著贡献【5J。其中日本神户制钢从“P一^”图中直接推算出辊缝调节量，从而实现恒定控制。德国AEG公司则根据轧机出口厚度的变化(即实测值与目标值之差)来实现恒定控制。两者均属于静态数学模型。中国钢铁研究总院针对轧件扰动的可测性，推导出动态辊缝差分方程，属于动态数学模型的范畴。动态设定A

8、GC系统可通过调节刚度系数，实现厚度和压力的恒定控制，保证了轧机和平整机的稳定运行。与其他类似的厚度控制系统相比，动态设定型厚度控制系统具有响应速度快、可变刚度范围宽、鲁棒性强等特点。同时，在与其他的厚度控制方法共用时，具有控制精度高、无相互影响等优点。2DAGC系统的建模与改进2．1DAGC控制系统的原理DAGC属于压力AGC控制系统的一种。根据轧件扰动可测的特性，DAGC控制系统由实测压力值和辊缝值计算出下一步的辊缝增量值，实现热连轧的厚度恒定控制。DAGC控制系统通过一步计算即可得到辊缝增量值，显著降低了计算复杂度，节约了时间。2．2DAGC的数学算法根据