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单机架四辊可逆冷轧机计算机控制系统研究

作　者: 肖珺
导　师: 张家生
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 液压AGC 模糊Smith预估器轧辊偏心补偿速度补偿板形控制
分类号: TG333
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

对于高精度冷轧厚度控制技术,国外已经达到了较高的水平,我国在这方面虽然也取得了一定成果,但由于整体工艺装备技术落后,高精度轧制技术同发达国家相比仍存在较大差距,在实际应用中尚有许多问题需要解决。本文以某特钢公司冷轧厂450mm四辊可逆冷轧机计算机控制系统项目为背景,针对该轧机液压厚度、张力和板形控制系统进行了深入研究。在掌握了轧机液压厚度自动控制系统总体方案的基础上,作者完成了对现场运行数据的采集,详细介绍了在现场应用的几种厚度控制方法。针对反馈控制系统的滞后性和被控对象数学模型的不精确性,应用模糊逻辑、纯滞后补偿等理论,设计了带Smith预估器的模糊反馈控制系统,并用MATLAB的Simulink仿真工具对该系统进行了仿真研究。结果表明模糊Smith系统的控制性能明显优于常规Smith系统。同时,对现场调试过程中遇到的轧辊偏心问题以及速度补偿问题进行了简单的介绍。本文深入剖析了轧辊偏心对板带材厚度的影响机理,采用平均轧制力算法来消除轧辊偏心问题,并且得出了采用轧制力闭环控制可以有效补偿轧辊偏心的结论。另外根据采集的数据分析出采用速度补偿对减小带钢出口厚度偏差起到明显的作用效果。板带产品是钢铁工业不可缺少的重要钢材品种,作为衡量板带产品轧制质量的重要性能指标,板形逐渐成为人们日益关注的焦点。因此作者在对带钢出口厚度控制研究的同时,对板形控制知识也进行了简单的介绍。并且重点描述了在该项目中应用的板形控制手段—工作辊弯辊控制。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 引言  10-11
  1.2 板厚控制综述  11-15
    1.2.1 板厚控制的发展状况  11-13
    1.2.2 冷轧机厚度控制方法  13-15
  1.3 研究液压AGC系统的目的和意义  15-16
  1.4 模糊智能技术概述  16-18
    1.4.1 模糊控制的提出  16-17
    1.4.2 模糊控制的特点  17
    1.4.3 模糊技术在带钢厚度控制中应用的必要性  17-18
  1.5 本论文主要研究内容  18-20
第二章轧机厚度自动控制原理  20-24
  2.1 板带钢厚度波动的原因  20
  2.2 板带轧机厚度控制的理论基础  20-23
    2.2.1 轧机的弹性变形与弹跳方程  20-22
    2.2.2 轧件的塑性变形曲线与塑性方程  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章 450MM单机架可逆冷轧机电控及液压AGC系统  24-46
  3.1 设备及工艺参数  24
  3.2 自动化系统选型和配置  24-26
    3.2.1 计算机系统  24-25
    3.2.2 直流传动系统  25
    3.2.3 传感器  25
    3.2.4 伺服系统  25-26
  3.3 液压辊缝控制(HGC)系统  26-30
    3.3.1 HGC结构  26-28
    3.3.2 HGC系统控制功能描述  28
    3.3.3 液压缸倾斜控制  28-29
    3.3.4 液压缸位置控制(APC)  29
    3.3.5 液压缸轧制力控制  29-30
    3.3.6 液压缸单侧独立控制  30
  3.4 AGC控制策略及其应用  30-39
    3.4.1 前馈AGC  31-32
    3.4.2 Smith预估监控AGC  32-38
    3.4.3 厚度计AGC  38-39
  3.5 轧机速度及张力控制  39-44
    3.5.1 张力控制的基本方法  40-41
    3.5.2 卷取张力的控制策略  41-43
    3.5.3 转矩的实际表达式  43
    3.5.4 检测环节  43-44
  3.6 本章小结  44-46
第四章模糊SMITH预估补偿监控AGC  46-62
  4.1 AGC的模糊控制  46-56
    4.1.1 模糊控制器概述  46-53
    4.1.2 模糊Smith控制器的设计  53-56
  4.2 控制系统的仿真研究  56-60
    4.2.1 模糊控制系统的仿真环境及系统设计  56-58
    4.2.2 带Smith预估器的模糊控制系统与常规Smith系统仿真研究  58-60
  4.3 本章小结  60-62
第五章 AGC系统的补偿控制  62-70
  5.1 轧辊偏心补偿控制  62-67
    5.1.1 轧辊偏心的产生及性质  62
    5.1.2 轧辊偏心对轧制力和板厚的影响  62-64
    5.1.3 现场应用的轧制力偏心滤波方法  64-67
  5.2 速度补偿方法的研究  67-69
    5.2.1 速度补偿的必要性  67-68
    5.2.2 速度补偿的方法及应用效果  68-69
  5.3 本章小结  69-70
第六章带钢板形自动控制  70-78
  6.1 带钢板形的基础知识  70-73
    6.1.1 带钢板形的定义  70
    6.1.2 板形缺陷的种类  70-71
    6.1.3 板形控制的必要性  71
    6.1.4 板形缺陷的表示方法  71-73
  6.2 带钢板形的检测与控制  73-74
    6.2.1 板形检测技术  73
    6.2.2 ABB带钢板形检测仪的结构  73-74
  6.3 板形自动控制的实现  74-77
    6.3.1 板形控制手段  74-75
    6.3.2 工作辊弯辊控制(WRBC)  75-77
  6.4 本章小结  77-78
第七章结论与展望  78-80
参考文献  80-83
致谢  83-84
成果  84

单机架四辊可逆冷轧机计算机控制系统研究

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