[发明专利]基于系统辨识与参数自适应的冷轧机秒流量厚度控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于系统辨识与参数自适应的冷轧机秒流量厚度控制方法，在每个道次下，带钢从入口卷取机上启动，通过入口转向辊后在一个六辊轧机中轧制，液压缸提供轧制力，再通过出口转向辊，最后卷取在出口卷取机上；机组配置有分别用于测量入口和出口带钢厚度的入口测厚仪和出口测厚仪、分别用于测量入口和出口带钢速度的入口激光测速仪和出口激光测速仪，所有的轧制工艺控制功能通过在PLC控制器中编程完成，其特征在于：本方法包括以下步骤：

S1、根据秒流量方程预计算带钢出口厚度理论值；

S2、使用出口测厚仪测量带钢出口厚度实际值，来修正预计算的带钢出口厚度理论值；

S3、投入秒流量AGC，采样AGC控制量和带钢出口厚度，然后使用最小二乘法辨识出被控对象的参数；

S3具体为：

S301，利用S2的结果，对秒流量AGC控制量进行延时操作；

需要延时的时间包括秒流量控制滞后时间和带钢从轧机辊缝传输到出口测厚仪的传输时间，秒流量控制滞后时间T_delay具体包括激光测速仪和测厚仪测量时间、液压辊缝控制时间，这部分的滞后时间当做一个时间常数，即：

T_delay＝T_HGC+T_S+T_laser+T_THG

式中，T_HGC为液压辊缝控制时间，T_S为PLC控制器的采样周期，T_laser为激光测速仪测量时间，T_THG为测厚仪测量时间；

而带钢从轧机辊缝传输到出口测厚仪的传输时间跟带钢出口速度有关，当出口速度变化时传输时间也随之变化，因此这里也要采用同步传输功能块TPM进行控制量的同步传输；

总的来说，对秒流量AGC控制量S_MF进行延时操作，具体包括进行T_delay的延时和带钢从轧机辊缝至出口测厚仪的传输时间延时，最终得到延时后的秒流量AGC控制量S_MF,del；

S302，采样秒流量AGC投入后的延时后控制量和带钢出口厚度实际值；

从秒流量AGC投入的那一个采样时刻开始，采样延时后的秒流量AGC控制量S_MF,del和带钢出口厚度值，直到带钢出口厚度实际值接近设定值；

S303，最小二乘辨识被控系统的时间常数和增益参数；

S4、依据被控对象的参数按经验计算PI参数的初步值，并使用自适应方法不断调整PI参数；

S4具体为：

S401，依据辨识的被控系统的时间常数和增益参数，按经验计算PI控制器的初步参数值；

依据辨识的被控系统参数按经验公式初步计算PI参数的最优值，具体的算法为：

T_I,ini＝1.484×(T_delay/T_C)^0.68

式中，K_P,ini和T_I,ini分别为PI控制器的比例系数和积分时间初步计算的值；K_C为一阶惯性环节的增益参数，T_C为一阶惯性环节的时间常数；

S402，将计算的初步参数值投入使用，并依据工况自适应修正PI参数；

本道次秒流量AGC投入初期使用上一道次计算的PI参数初步值，待本道次的系统辨识和PI参数计算过程完成后，即可将新计算的比例系数和积分时间初步值投入使用了，然后依据实际的出口厚差和带钢出口速度自适应修正PI参数；其中，比例系数的修正方法为：

K_P＝K_P,ini×G_a

式中，G_a为自适应因子，根据出口厚差的大小确定，出口厚差越大则自适应因子越大；

然后，积分时间的修正算法为：

式中，L_thg为轧机前后两个测厚仪之间的距离，V_ex为带钢出口速度实际值，V_ini为前面采样控制量和出口速度的步骤时的带钢出口速度；

S403，使用优化参数的PI控制器计算秒流量厚度控制量；

使用参数优化的PI控制器根据出口厚差计算秒流量厚度控制的辊缝调节量，即：

式中，PI表示比例积分控制器，h_set为出口厚度设定值，C_S为轧机刚度系数，轧机试车时通过测试得到，C_M为带钢塑性系数；h_MF为修正后的秒流量出口厚度；

其中离散的PI控制器算法为：

式中，Y_n和Y_n-1分别为当前时刻和上一时刻PI控制器的输出值；X_n为PI控制器的输入值，在这里为当前时刻的值；T_S为PLC控制器的采样周期；

最终将计算得到的秒流量厚度控制量通往液压辊缝控制环节，由液压辊缝控制环节控制液压缸压下行程。