[发明专利]一种冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制系统及方法

权利要求书

1.一种冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制系统，包括轧机本体，其特征在于：还包括平直度控制子系统和平直度测量装置；所述平直度控制子系统、轧机本体和平直度测量装置依次相连，所述平直度测量装置与所述平直度控制子系统通过反馈线相连接；其中：

所述平直度控制子系统，用于在线收集冷轧带钢轧制中的过程参数，完成板形目标平直度与所述平直度测量装置反馈的带材平直度之间偏差的正交参数化功能，并实时计算出冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制的执行器调节量；

所述轧机本体，用于根据所述鲁棒优化控制的执行器调节量，改变轧机传动装置的实际位置以调整轧机工作辊的辊缝分布，从而控制带钢平直度。

2.根据权利要求1所述的冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制系统，其特征在于，所述轧机本体包括轧机传动装置和轧机出口板形。

3.根据权利要求1所述的冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制系统，其特征在于，所述平直度控制子系统主要包括板形目标平直度模板库、误差参数化模块和多变量解耦控制模块；其中：

所述板形目标平直度模板库，用于存储工艺人员在带钢轧制前设定的板形目标平直度模板；

所述误差参数化模块，用于收集冷轧带钢轧制中的过程参数，对板形控制执行器的调控功效矩阵进行正交分解，板形仪在线实时采集带钢平直度分布信号，计算目标平直度与实时采集平直度之差即平直度偏差，并依据正交分解结果对该平直度偏差进行参数化；

所述多变量解耦控制模块，用于利用多变量解耦控制算法计算一个控制周期内的各执行器的调节量。

4.根据权利要求1或3所述的冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制系统，其特征在于，所述平直度控制子系统进一步包括冷轧带钢轧制过程参数模块和工业以太网通信模块。

5.一种冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制方法，其特征在于，该方法包括：

A、收集冷轧带钢轧制中的过程参数；

B、使用改进的Gram-Schmidt矩阵正交分解算法对板形控制执行器功效系数矩阵进行正交分解；

C、计算由轧制工艺确定的目标平直度分布信号与在线实时采集的带钢平直度分布信号之差                                                ；再利用板形控制执行器功效系数矩阵正交分解后的结果对进行参数化处理，并得到参数化处理后的m维列向量；

D、利用多变量解耦控制算法实时计算冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制的各执行器调节量u，再将得到的所述执行器调节量u提供给轧机传动装置。

6.根据权利要求5所述的冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制方法，其特征在于，步骤A所述收集冷轧带钢轧制中的过程参数，具体为：

根据辊系弹性变形理论和轧件三维变形理论进行数值计算，或通过轧机实验，得到板形控制执行器的功效系数矩阵E：

其中：m为板形控制执行器个数；n为带钢宽度方向平直度评估点个数； 表示第个板形控制执行器单位动作后对第个带钢平直度评估点的作用效果。

7.根据权利要求5所述的冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制方法，其特征在于，步骤B所述对板形控制执行器功效系数矩阵进行正交分解，具体为：

其中：为m×m维的上三角矩阵，其形式为：；

为n×m维的矩阵且其不同列向量之间是正交的,即对于有，所述矩阵为一正定对角矩阵；

改进的Gram-Schmidt矩阵正交分解算法步骤为：

B1、将板形控制执行器功效系数矩阵的m个n维列向量顺序赋值给(i=1,2,…,m)； 

B2、从开始直到m-1， 利用如下公式顺序计算分解后矩阵和的元素值:

；

B3、计算。

8.根据权利要求5所述的冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制方法，其特征在于，步骤C所述得到参数化处理后的m维列向量g的计算过程为：

；

令，则m维列向量中各元素的计算方法为：

；

其中：为n维列向量；为n×m维的矩阵且其不同列向量之间是正交的，所述矩阵为正定对角矩阵。

9.根据权利要求5所述的冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制方法，其特征在于，步骤D所述计算冷轧带钢平直度的鲁棒优化控制的各执行器调节量u的过程为：

；

其中，为m×m维的上三角矩阵；g为m维列向量。