[发明专利]一种金属板带材冷连轧抗饱和厚度控制方法

说明书

本发明提供一种金属板带材冷连轧抗饱和厚度控制方法，该方法：实时比较反馈式AGC控制器的输出和反馈式AGC执行器的输出，对执行器是否处于饱和状态以及对抗饱和控制环节是否需要投入进行准确判断：当执行器未处于饱和状态时，执行器的输出完全等于控制器的输出，抗饱和控制环节不参与控制厚度；当执行器发生饱和时，控制器的输出不能完全被执行器输出，未能被执行器输出的那部分控制器输出将转化为抗饱和控制环节输出，抗饱和控制环节参与控制厚度。本发明针对反馈式AGC出现执行器饱和时的特殊状态进行专门的补偿，有助于在反馈式AGC执行器出现饱和状态时避免厚度波动，从而提高冷连轧产品质量。

技术领域

本发明属于金属板带材轧制自动控制技术领域，具体涉及一种金属板带材冷连轧抗饱和厚度控制方法。

背景技术

在金属板带材冷连轧过程中，最常用的厚度控制方法是对当前机架轧出的轧件厚度进行反馈控制，以保证成品厚度精度，这种厚度控制方法称为反馈式AGC。板带材冷连轧的反馈式AGC通常以轧机主传动系统作为执行器，以调节上游机架间速度差为手段，来消除当前机架轧出的厚度偏差。图1为反馈式AGC的控制框图，h*为轧出厚度设定值；δh为送入控制器的轧出厚度偏差；h为经过反馈式AGC调节后的实际轧出厚度；为了保证轧出厚度没有静差，反馈式AGC一般采用积分控制器，Ki为积分系数；u_n为控制器的输出；u_s为执行器的输出；G_p(s)为被控对象的传递函数。由于轧件厚度规格很薄，在金属板带材冷连轧中必须施加工艺润滑并将轧机速度升至较高速度后，使轧辊与轧件建立良好的摩擦状态，以保证轧制状态的稳定。在达到稳态轧制速度之前的低速阶段，此时由于轧辊与轧件尚未建立良好的摩擦状态，反馈式AGC的执行器对实际厚度的调节效率大幅度下降。为了维持精确的轧出厚度，反馈式AGC的积分控制器输出u_n持续给定至执行器来调节上游机架间速度差。但是，执行器对上游机架间速度差的可调节区间是有限的，即执行器的输出u_s是有限幅的。当轧机在低速阶段轧制时间过长时，往往造成执行器输出饱和(如图1虚线框所示)，即无法完全执行控制器输出的调节量，此时反馈式AGC控制器的输出u_n与执行器的输出u_s不等，导致反馈式AGC性能的恶化，进而导致厚度波动，严重危害冷连轧产品质量。

然而，在金属板带材冷连轧生产中，当遇到入口活套量不足、轧件板形差和轧件裂边等问题时，轧机不得不长时间处于低速阶段，并极易出现上述的反馈式AGC执行器输出饱和现象，导致轧件厚度波动，大幅度降低冷连轧产品厚度质量。截止目前，尚缺少具有实用性的反馈式AGC抗饱和控制方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种金属板带材冷连轧抗饱和厚度控制方法，在反馈式AGC发生执行器输出饱和的情况时有效提高冷连轧厚度控制精度。

本发明的实现过程如下：

图2为本发明的带有抗饱和控制的反馈式AGC控制框图，其中，K_a为抗饱和控制系数；u_a为抗饱和控制环节输出。实时比较控制器的输出u_n和执行器的输出u_s，对执行器是否处于饱和状态以及对抗饱和控制环节是否需要投入进行准确判断：当执行器未处于饱和状态时，执行器的输出完全等于控制器的输出，即u_n＝u_s，则u_a为0，抗饱和控制环节不参与控制厚度；当执行器发生饱和时，控制器的输出不能完全被执行器输出，即u_n≠u_s，未能被执行器输出的那部分控制器输出将转化为抗饱和控制环节输出u_a，抗饱和控制环节参与控制厚度。然而，当执行器处于饱和状态时无法通过原始执行器进行厚度控制，即利用轧机主传动系统改变上游机架间速度差来控制厚度。因此，抗饱和控制环节输出u_a为当前机架的辊缝调节量，通过改变当前机架的辊缝来影响上游机架间张力，进而实现对厚度的控制。