[发明专利]一种冷轧带钢板形前馈控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及冷轧带钢技术领域，具体地，是一种冷轧带钢板形前馈控制系统。

背景技术

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的板形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。于是，冷轧带钢板形质量业已成为考核带钢产品的主要技术指标之一。从控制技术角度来讲，冷轧带钢板形控制技术是一项融合工艺、设备、液压、控制和计算机等若干学科知识、控制系统参数间互相耦合的高度复杂技术。国内外各大钢铁联合企业和研究机构投入了大量的人力、物力和财力来研发提高板形控制精度的方法和技术，以期增强钢铁企业的核心技术和市场竞争力。

冷轧生产过程中，轧制力会受到带钢的变形抗力、来料厚度、摩擦因数以及前后张力分布等诸多因素的影响而发生变化。与此同时，冷轧带钢自动厚度控制(AGC)系统为了克服轧辊热膨胀、轧辊磨损等无法精确预知因素所产生的不利影响，需要不断的调整辊缝分布，从而导致了轧制力在较大范围内发生变化。轧制力的变化会影响到工作辊的弹性变形，从而影响到所轧带钢的板形。极端情况下，如果轧制力变化过大，还会导致带钢边部张力剧增而发生断带事故。为了消除轧制力变化对带钢板形产生的不利影响，最有效的方法就是依据轧制力变化来对轧机弯辊装置(包括工作辊、中间辊两种轧机弯辊装置)做相应的补偿性调整，以此抵消轧制力变化带来的板形影响，这种控制系统通常被称为板形前馈控制系统。

迄今为止，国内外冷轧带钢板形控制技术的研究者们对板形前馈控制技术和系统进行了较为深入的研究。研究者们建立了工作辊与中间辊弯辊相结合的板形前馈控制模型，在这个核心控制模型中，轧制力沿带钢宽度方向上的分布和轧辊弯辊对有载辊缝轧制力分布的调控系数是两个极为关键的控制参数。通常情况下，设计者会通过诸如辊系弹性变形模型等理论计算方法来计算多组工况下的上述控制参数，然后将计算好的控制参数依据中间辊横移位置和带钢宽度的不同以表格形式存储在板形控制系统。上述板形前馈控制系统可以在一定程度上克服轧制力对板形的不利影响，提高板形控制质量；但是如果要进一步提高板形控制精度，它也存在以下两个缺陷：1)冷轧带钢轧制是一种受多种因素影响的复杂系统，因此仅凭理论计算方法很难得到精度很高的轧制力沿带钢宽度方向上的分布和轧辊弯辊对有载辊缝轧制力分布的调控系数。2)板形在线控制系统包括前馈控制和闭环反馈控制两个子系统，因而出口板形是这两个子系统共同作用的结果，也就是说，前馈控制和闭环反馈控制需要相互配合。现在轧机板形闭环反馈控制部分已经比较成熟，其轧机板形调控装置对板形的调控系数在线自学习算法研究也取得很大进展。但是现有板形前馈控制系统相对孤立的去研究对轧制力进行前馈控制的问题，其使用的控制参数与闭环反馈控制系统所使用的控制参数不能很好的统一，无法将在闭环反馈控制系统中所获得的高精度控制参数(例如高精度的轧机板形调控装置对板形的调控系数)应用到板形前馈控制系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种冷轧带钢板形前馈控制系统，能够实现以最优工作辊和中间辊弯辊调节量来对在冷轧带钢轧制过程中，由于轧制力频繁波动造成的板形质量变坏问题的有效控制。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种冷轧带钢板形前馈控制系统，包括：

轧制力变化量计算模块，用于周期性接收轧机轧制力F，使用当前控制周期的轧制力减去上一控制周期的轧制力而获得当前相邻控制周期间的轧制力变化量ΔF；

控制参数修正模块，用于周期性接收上二个控制周期的轧制力F、上一个控制周期与本控制周期的板形σ、上一个控制周期内板形调控机构的调节量U、本次自学习修正前的单位轧制力变化量所引起板形变化量Δf′，并利用F、σ、U和Δf′对控制参数进行自学习修正，得到本次自学习修正后的单位轧制力变化量所引起板形变化量Δf；

调节量计算模块，分别与所述轧制力变化量计算模块及控制参数修正模块相连，用于根据当前相邻控制周期间的轧制力变化量ΔF、自学习修正后的单位轧制力变化量所引起板形变化量Δf、轧机板形调控装置的板形调控系数E计算出轧机工作辊最优弯辊调节量u_W和中间辊最优弯辊调节量u_I；

弯辊前馈控制执行模块，与所述调节量计算模块，用于根据所述轧机工作辊最优弯辊调节量u_W和中间辊最优弯辊调节量u_I对工作辊、中间辊两种弯辊装置进行调整。

进一步地，还包括：