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冷轧带钢的厚度控制研究

作　者: 任士荣
导　师: 刘作军
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: AGC MATLAB/SIMULINK 液压压下控制 张力控制 模糊最优PID控制器
分类号: TG335.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


带钢厚度精度是带钢的两大质量指标之一(另一个是板型控制),是带钢轧制领域里的关键技术。带钢厚度精度关系到金属的节约、构件的重量以及强度等使用性能,也关系到产品的质量和经济效益。本文是在MATLAB仿真软件的基础上研究是冷轧带钢的厚度控制,主要从液压压下和张力控制两个方面研究带钢出口厚度的。本文先从冷轧带钢的理论知识入手,由弹性曲线、塑性曲线到这两条曲线相交的P-H图。从P-H图可以直观分析影响带钢出口厚度的因素,其中空载辊缝S 0和塑性曲线斜率能影响带钢出口厚度。从而推导出改变空载辊缝S 0的液压压下控制和改变轧件塑性曲线斜率的张力控制。本文采用了自动厚度控制策略,也就是(Automatic Gauge Control ,简称AGC),包括前馈AGC,反馈AGC,厚度计式AGC,张力AGC,流量AGC等诸多控制方式,各种AGC控制方式都有自己的特点。在综合分析了各种AGC的优缺点后,本文选用了无滞后的厚度计式AGC分析带钢输出厚度。在所有影响带钢厚度的因素中,液压压下控制是最直接和最有效改变厚度偏差的方法。它能最大幅度的减小厚度偏差,主要用于粗调。而在最初采用的却是电动压下,因其响应时间长,速度慢,逐渐被具有明显优势的液压压下所取代。张力在轧制过程中起着非常重要的作用,如防止轧件跑偏、使所轧带钢板型平直、起自动调节作用,还能提高产量,起着能量传递的作用,主要作为精调带钢厚度的手段。张力控制在带钢生产过程中是一个不容忽视的影响因素,因此本文也用张力来直接控制带钢厚度。当代智能控制技术迅猛发展,智能控制技术取代传统的依靠经验的PID控制,本文也采用了智能控制策略-模糊控制。最后对比在普通PID控制器下和最优模糊PID控制器带钢厚度控制情况,得出相应结论。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  §1-1 发展综述及研究热点  9-11
  §1-2 研究现状  11-13
  §1-3 本文研究的主要内容  13-14
第二章 冷轧带钢厚度控制原理  14-22
  §2-1 厚度控制理论基础  14-17
    2-1-1 轧机的弹性形变与弹跳方程  14-15
    2-1-2 轧机的塑性形变与塑性方程  15
    2-1-3 P-H 图  15-16
    2-1-4 厚度值与辊缝改变量的关系  16-17
  §2-2 厚度偏差产生的原因  17
  §2-3 自动厚度控制策略  17-22
    2-3-1 从控制结构上分类  17-18
    2-3-2 从控制方式上分类  18-22
第三章 MATLAB 仿真软件  22-25
  §3-1 MATLAB 简介  22-23
  §3-2 MATLAB 功能介绍  23-24
  §3-3 MATLAB 在冷轧带钢中的应用  24-25
第四章 厚度控制模型  25-33
  §4-1 厚度控制途径  25-26
    4-1-1 压下控制  25
    4-1-2 张力控制  25-26
  §4-2 压下控制  26-28
    4-2-1 液压伺服系统模型的推导  26-27
    4-2-2 放大驱动电路  27-28
    4-2-3 位移监测  28
    4-2-4 液压压下仿真模型  28
  §4-3 张力控制  28-33
    4-3-1 张力控制的必要性  28-29
    4-3-2 张力产生的模型  29-30
    4-3-3 张力控制的方法  30
    4-3-4 张力控制的模型  30-31
    4-3-5 张力值的给定  31-32
    4-3-6 张力控制带钢厚度仿真框图  32-33
第五章 最优模糊 PID 控制器设计及仿真结果  33-43
  §5-1 PID 控制方法  33-34
  §5-2 模糊控制简介  34
  §5-3 模糊控制器的设计  34-38
    5-3-1 模糊控制器的设计原理  34-37
    5-3-2 最优模糊 PID 控制器的设计  37-38
  §5-4 仿真结果及其分析  38-43
    5-4-1 液压压下仿真结果  38-40
    5-4-2 张力控制带钢厚度仿真结果及分析  40-43
第六章 结论  43-44
参考文献  44-46
致谢  46-47
攻读学位期间所取得的相关科技成果  47

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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 > 轧制工艺 > 轧制方法 > 冷轧
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