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板带热连轧AGC系统的研究与应用

作 者: 陈亮
导 师: 张殿华
学 校: 东北大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 板带热连轧 自动厚度控制(AGC) 液压辊缝控制(HGC) 液压伺服系统 AGC的补偿控制
分类号: TG334.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要


本文以某750mm热轧中宽带精轧机组AGC系统改造为研究背景,重点研究了板带热连轧过程中的厚度控制系统。结合液压式厚度自动控制的基本原理及先进的自动控制理论,给出了一套综合优化的热连轧厚控算法,并基于此开发了工程可实现的AGC计算机控制系统。现场工程实践表明,该套热连轧厚度控制策略取得了较高的控制精度。本文的主要内容和取得的主要成果如下:1)分析了板带热连轧过程中产生厚度偏差的机理,列出了影响厚度波动的因素,通过分析轧机弹跳曲线对各种厚度控制方法进行解析,将厚度偏差与辊缝调节量之间的关系清晰化。2)针对热连轧过程中温度波动对出口厚差影响较大的问题,采用基于弹跳方程的GM-AGC消除每架轧机稳定轧制过程中的厚度波动,从而获得了尽可能一致的同板厚差,为末机架监控AGC奠定了良好基础。3)由于出口测厚仪一般安装在末机架后3~5米处,监控AGC是一个大滞后系统,尤其是在轧机低速轧制过程中。针对这一现象,提出带有SMITH预估补偿回路的监控AGC完成对热轧带钢出口厚度的闭环控制。既有效解决了因大滞后易带来的控制系统振荡,又兼顾了控制系统的动态响应和稳态精度。4)基于以上对厚度控制算法的研究,采用SIEMENS PLC自主开发了一套高性能、高响应的热连轧厚控计算机系统,给出了计算机系统的硬件配置和软件结构。目前,该计算机系统已应用到某热轧中宽带生产实际。实际的运行结果和曲线表明,热连轧AGC控制系统运行稳定,带钢出口厚度精度控制在+50μm之内。本文的研究结果针对板带热连轧机的厚度控制,具有很强的实用性和推广价值。此外在厚度控制算法的研究方面也有一定的突破,摸索出一套适用于热连轧厚控的最优组合方案。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-20
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 热连轧技术发展概况  12-16
    1.2.1 热轧带钢生产技术的发展史  12-15
    1.2.2 我国热轧带钢轧机的概况  15-16
  1.3 厚度自动控制的发展概况  16-18
  1.4 本课题的目的及意义  18-19
  1.5 本课题的主要研究内容  19-20
第2章 厚度自动控制基本原理  20-34
  2.1 弹跳方程  20-23
  2.2 弹塑性曲线  23-26
    2.2.1 塑性变形方程  23-24
    2.2.2 弹塑性曲线(P-H图)  24-25
    2.2.3 弹塑性曲线的实际意思  25-26
  2.3 影响厚度波动的因素  26-30
    2.3.1 轧件来料厚度的波动  26-27
    2.3.2 带坯纵向温度变化的影响  27-28
    2.3.3 连轧过程中辊缝的变化  28-30
  2.4 板带厚度控制方法  30-34
    2.4.1 调压下(改变原始辊缝)  30-32
    2.4.2 调张力  32-33
    2.4.3 调轧制速度  33-34
第3章 热连轧厚度自动控制策略  34-55
  3.1 厚度计式AGC  34-37
  3.2 监控AGC  37-46
    3.2.1 传统监控AGC  37-39
    3.2.2 Smith预估器监控AGC  39-46
      3.2.2.1 大滞后补偿原理  39-42
      3.2.2.2 Smith预估器在离散控制系统中的应用  42-44
      3.2.2.3 系统样本延时及带钢样本长度  44-46
  3.3 前馈式AGC  46-49
    3.3.1 厚度前馈AGC  46-48
    3.3.2 硬度前馈AGC(KFF-AGC)  48-49
  3.4 AGC系统的补偿控制  49-55
    3.4.1 速度补偿  50-51
    3.4.2 尾部补偿  51-52
    3.4.3 轧辊偏心补偿  52
    3.4.4 轧辊热膨胀和磨损  52-53
    3.4.5 油膜厚度补偿  53-55
第4章 热连轧机厚度自动控制系统  55-72
  4.1 工艺、设备技术参数  55-56
  4.2 液压辊缝控制系统  56-62
    4.2.1 压下系统的主要设备  56-59
    4.2.2 AGC控制系统结构  59-60
    4.2.3 液压辊缝控制(HGC)系统  60-62
  4.4 控制系统程序说明  62-66
    4.4.1 基础自动化功能说明  62
    4.4.2 过程自动化功能说明  62-63
    4.4.3 AGC控制系统程序结构  63-64
    4.4.4 AGC程序介绍  64-66
  4.5 人机界面HMI的设计  66-69
    4.5.1 轧制过程主画面  66-67
    4.5.2 HGC轧制过程画面  67
    4.5.3 液压系统状态监控  67-69
  4.6 实际控制效果  69-72
    4.6.1 GM-AGC控制效果  69-70
    4.6.2 监控AGC控制效果  70-71
    4.6.3 监控AGC+GM-AGC控制效果  71-72
第5章 结论  72-73
参考文献  73-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 轧制 > 轧钢机械设备 > 轧制自动化
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