[发明专利]一种带材冷轧机跑偏与板形自动控制方法

摘要

本发明公开了一种带材冷轧机跑偏与板形自动控制方法，在冷轧机的入口和出口分别配置带材板形仪，实时检测带材冷轧前、后的板形，以带材轧后板形和跑偏量作为综合的控制目标，通过自动调整轧机板形调节机构，使得轧后板形与目标板形之间的偏差和带材跑偏量综合最小化，由于板形仪实时检测，以及跑偏与板形自动控制单元实时计算、控制输出板形执行机构的调节量，从而有效降低了带材材冷轧过程跑偏的发生率，提高机组产能，同时，相比传统人工控制调节方式，保证带材板形控制精度，并提高带材产品质量。

主权项

一种带材冷轧机跑偏与板形自动控制方法，所述冷轧机具有用于调节带材板形的多个板形执行机构，其特征在于：所述冷轧机包括跑偏与板形自动控制单元，在所述冷轧机的入口和出口处分别配置有一板形仪，所述跑偏与板形自动控制方法包括以下步骤：(1)检测冷轧机入口和出口带材张应力宽向分布值入口和出口处的板形仪实时检测得到冷轧机前、后带材板形，将冷轧机入口带材张应力宽向分布值σ_bi和出口带材张应力宽向分布值σ_fi发送给跑偏与板形自动控制单元，其中，i＝1、2、…、n，i表示为覆盖于板形仪宽向相应检测单元上各条带材的序号，i从冷轧机的操作侧到传动侧递增，n为自然数表示有带材覆盖的板形仪检测单元数量；(2)计算冷轧机负载辊内带材受到的水平转矩，并判断带材是否跑偏首先，计算覆盖于板形仪宽向相应检测单元上各条带材所受到的入口张力T_bi和出口张力T_fi，计算模型为：$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{bi}}={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}\·H_i\·w_i,i=\mathrm{1,2},...,n\\ T_{\mathrm{fi}}={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{fi}}\·h_i\·w_i,i=\mathrm{1,2},...,n\end{array}\right.$其中，H_i为第i条带材入口厚度，h_i为第i条带材出口厚度，w_i为第i条带材宽度，然后，分别将各条带材所受的入口张力T_bi和出口张力T_fi相对于负载辊缝内机组中心点取矩，计算得到冷轧机负载辊缝内带材在入口张力T_bi和出口张力T_fi共同作用下所受到的水平转矩M，计算模型为：$M=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(T_{\mathrm{fi}}-T_{\mathrm{bi}})\·x_i$式中，x_i为第i条带材中心线到机组中心线之间的水平距离，其中，第i条带材位于机组中心线操作侧的x_i取负值，位于传动侧的x_i取正值，接着，具体判断带材是否跑偏：若M≥M₀，则带材向操作侧跑偏，若M≤‑M₀，则带材向传动侧跑偏，否则，带材视为没有跑偏，其中，M₀为带材跑偏临界水平转矩；(3)计算所述板形仪检测的冷轧机出口带材张应力宽向分布值σ_fi与目标出口带材张应力宽向分布值σ_ti之间的偏差e_i，计算式为：e_i＝σ_fi‑σ_ti,i＝1、2、…、n；(4)求解冷轧机各个板形执行机构的调节量所述跑偏与板形自动控制单元以轧机负载辊缝内带材受到的水平转矩M、冷轧机出口带材张应力宽向分布值σ_fi与目标出口张应力宽向分布值σ_ti之间偏差e_i综合最小化为优化目标函数J，以冷轧机各个板形执行机构调节量Δasu为优化自变量，利用相关的多变量寻优算法搜索计算优化目标函数J的极小值，求解得到各个板形执行机构的最佳化调节量R_1j，具体计算模型为：$\begin{array}{c}J=f({\mathrm{\Δasu}}_1,{\mathrm{\Δasu}}_2,...,{\mathrm{\Δasu}}_j,...,{\mathrm{\Δasu}}_m)\\ =\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i\·{(e_i-\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{1j}\·{\mathrm{Coef}}_{\mathrm{ij}})}^2+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_i\·{\left\{\right[({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{fi}}-\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{1j}\·{\mathrm{Coef}}_{\mathrm{ij}})\·h_i-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{bi}}\·H_i]\·w_i\·x_i\}}^2\end{array}$R_1×m＝[Δasu₁,Δasu₂,…,Δasu_m]其中，m为自然数表示冷轧机板形执行机构数量，Δasu_j为待求解确定的第j个板形执行机构的调节量，Coef_ij为第j板形执行机构的调节量对第i条带材出口张应力的影响系数，α_i为第i条带材板形偏差加权值，0≤α_i≤1，β_i为第i条带材张力矩加权值，0≤β_i≤1，(这里的H_i、h_i、w_i、x_i等各参数定义与前述步骤(1)、(2)、(3)相应同名参数定义相同，不再重复说明)；(5)输出各个板形执行机构的调节量，返回执行(1)。