[发明专利]一种热连轧厚度-活套综合系统逆线性二次型控制方法

说明书

本发明涉及一种热连轧厚度‑活套综合系统逆线性二次型控制方法，根据活套控制系统与厚度控制系统的动力学模型，利用状态空间分析法，建立热连轧厚度‑活套综合系统连续状态空间模型；基于建立的连续状态空间模型，选择适当的采样周期，采用零阶保持器方法，对所获得的连续模型进行离散化，获得厚度‑活套综合系统的离散状态空间模型；在此基础上，设计综合系统的逆线性二次型控制器(ILQ)。解决了现有热连轧控制系统中，将厚度控制系统(AGC)与活套控制系统当作两个独立的控制系统，无法处理系统间的多变量耦合问题。根据本发明实施例提供的技术方案，可以实现对热连轧控制系统中厚度、张力与角度的协调优化控制。

技术领域

本发明涉及板带热轧技术领域，尤其涉及板带热连轧多变量控制系统的协调优化控制。

背景技术

热连轧由于带钢的联系而成为一个整体，机架内部和机架之间由于张力而存在着相互影响，在系统性能要求不高的情况下，可以粗略地认为机架间的张力是小而恒定的。因而AGC 系统控制的带钢板厚与活套控制的秒流量、张力之间，以及各个机架之间的控制可以近似认为是独立的。但是常规热连轧控制中的张力不能保证恒定，张力是极其活跃的因素，AGC系统和活套系统之间的相互影响已不可忽略，并成为进一步提高产品质量的关键。目前实际生产中，厚度、角度及张力控制系统均各自独立进行控制，不能协调处理各系统间的耦合，因此研究厚度-活套系统的综合控制势在必行。

本发明基于建立的热连轧多变量系统离散状态空间模型，以提高厚度控制精度与带钢张力稳定性为性能指标，考虑现场干扰、建模误差和参数摄动等不确定因素，提出了一种适用于热连轧厚度-活套综合系统的逆线性二次型控制方法。该控制方法较传统的PID控制方法，具有更强的鲁棒性，更适用于加工环境复杂多变的热连轧生产现场，且本发明所提出的控制方法是基于离散的状态空间模型，控制算法可直接转化为STL语言，导入进PLC控制器，从而实现热连轧系统中厚度、角度及张力的协调优化控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热连轧厚度-活套综合系统逆线性二次型控制方法，以解决现有板带热连轧控制中，将厚度控制系统与活套控制系统作为两个独立的子系统进行处理，无法对厚度、角度及张力进行协调优化的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种热连轧厚度-活套综合系统逆线性二次型控制方法，根据热连轧活套控制系统与厚度控制系统的动力学模型，建立热连轧厚度-活套综合系统连续状态空间模型，选择适当的采样周期，采用零阶保持器方法，对连续状态空间模型进行离散化。基于离散化的厚度-活套综合系统状态空间模型，利用逆线性二次型原理，设计厚度-活套综合系统的控制器。

具体过程包括：

步骤1：根据热连轧活套控制系统与厚度控制系统的动力学模型，利用状态空间分析法，建立第i机架与第i+1机架的厚度-活套综合系统连续状态空间模型：

其中，状态变量为x_i＝[Δθ_i Δω_L,i Δσ_out,i Δω_i ΔM_i ΔS_i+1]^T；控制变量为 u_i＝[Δω_r,i ΔM_r,i ΔS_r,i+1]^T；干扰变量为d_i＝[Δh_in,i ΔT_in,i]^T；输出变量为 y_i＝[Δθ_i Δσ_out,i Δh_out,i+1]^T；A_i，B_i，C_i，D_i为状态空间方程系数矩阵。