[发明专利]一种基于张力-温度控制的板形调控方法

权利要求书

1.一种基于张力-温度控制的板形调控方法，其特征在于：该过程由以下三部分组合实现：

(1)控制机构：所述控制机构包括温度控制装置，温度传感器，油泵控制系统，温度仪表；所述温度控制装置包括保温罩，设置于四周的大功率电阻丝加热模具；所述温度仪表，用于实现对加热模具的监控与调节；所述保温罩设置有翻转式前盖，方便带钢的输送与置放；所述电阻丝加热模具四周设置有隔热板，用于保护加热模具；

(2)张力机构：所述张力机构包括张力传感器，位移传感器，液压机构，液压夹具组件；所述张力机构实现对带钢的张力施加及夹紧的作用；所述液压机构上安装有位移传感器与张力传感器；

(3)检测机构：所述检测机构为X2350A型应力测定仪，通过离线测量带钢内的残余应力来确定所研究带钢的板形情况；

所述温度控制装置通过所述温度传感器与ILQ系统的连接控制，实现调节四周大功率电阻丝的运行数量；所述液压机构通过所述位移传感器和张力传感器与ILQ系统的连接控制，实现液压机构的水平或竖直方向的定位，并对带钢提供张力施加与夹紧的作用；所述液压夹具组件与保温罩连接两侧设置有双层滑动式侧封盖；所述双层滑动式侧封盖可随着上夹头竖直方向的滑动时刻保证保温罩的密封效果；

板形直观上为表观翘曲度，在此研究张力和温度耦合作用下的板形翘曲情况；

(1)确定各种参数变化下对板形的影响，如张力与温度：

Pf_(x)＝G[F_TD(x),T_(x),C_p]

式中：Pf_(x)为板形函数，G为此研究下对板形影响的其余相关参数集；

综合研究结果，可得出带钢发生翘曲时的力学条件为：

式中：F_cr为带钢板形发生翘曲的临界张力，K_cr为带钢板形发生翘曲的临界张力系数，v为泊松比；

一定的张力会降低带钢翘曲变形的风险，有利于得到良好的板形：

式中：为带钢平均张力，t_e为边部夹紧处带钢所受张力，E_e为弹性模量，S为带钢横向流动系数，ΔC_p为比例凸度变化量；

(2)张力与温度的分布影响率可随着工况的变化，以多项式拟合方程表示：

式中：K_TD为张力分布影响率，TD为张力分布，A_TD为张力分布影响率拟合系数，K_T为温度影响率，T为温度，i为多项式拟合次方数；

当带钢被夹紧时，带钢会发生轻微的压下弧长变化，张力与温度分布影响率也随之发生改变，各自修正系数如下：

式中：K'_TD为张力影响修正系数，M_TD1～M_TD4为模型系数，η为压下系数，B为带钢宽度，为压下量，K'_T为温度影响修正系数，N_T1～N_T4为模型系数，模型系数根据变形抗力确定；

(3)带钢内的金属横向流动对残余应力有一定的影响，并且会优先向有利于最大残余应力减小的方向流动：

式中：S_e为带钢向边部的横向流动系数，S_m为带钢向中心的横向流动系数，Q为与带钢宽度、厚度相关的流动系数，K_se为在张力和温度影响下带钢边部的流动系数，K_sm为在张力和温度影响下带钢中心的流动系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于张力-温度控制的板形调控方法，其特征在于：张力-温度板形综合控制系统的模型，基于ILQ理论实现板带的张力和温度耦合控制；所述ILQ理论，根据现场数据得到动态增量数学模型，进而联立得到张力-温度板形控制系统的状态空间模型，针对带钢轧制的张力与温度的耦合关系设计新的ILQ控制策略；所述ILQ控制策略可实现多个张力和温度步进信号同时加入；所述ILQ控制策略用于液压夹具的位置与温度的调节操作；

所述ILQ控制策略根据现场参数建立张力-温度-板凸度状态空间，作用为提高稳态精度与控制效果；

建立的状态空间矩阵为：

ILQ所控制的系统状态空间模型如下：

式中：A,B',C为不同工况下的张力，温度，宽度所构成的矩阵；

ILQ策略中的状态反馈控制率K，该控制率下的状态最优:

K＝V^-1ΣV[F₁,I’]

式中：F₁＝-DH^-1，V为状态空间矩阵，D为相关系数配置矩阵，H为不同时刻的张力与温度构成的列向量，I'为单位矩阵。