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铝板带材冷轧机板形板厚解耦控制策略的研究

作　者: 杨甫勇
导　师: 桂卫华
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 板形板厚控制系统不变性原理解耦控制模型参考自适应设定控制
分类号: TG335.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

板形与板厚是决定铝板带材几何尺寸精度最为重要的两大质量指标,厚度自动控系统(AGC)是为了保证铝板带材纵向厚度的精度,板形自动控制系统(AFC)是为了获取铝板带材横向厚度的均匀性和良好的平直度。经过几十年的发展,板形控制和板厚控制已经达到了较高的控制精度。然而板形板厚控制(AFC-AGC)系统实际上是一个耦合的复杂多变量控制系统,在铝板带材冷轧生产过程中,板厚控制和板形控制本质上都是对轧制过程中有载辊缝的控制,两者存在很强的耦合关系,实现板形板厚的解耦控制己经成为一个进一步提高控制精度急待解决的难题。板形板厚的耦合作用更多地表现为一个实时、动态作用过程,为此从AFC-AGC系统的耦合机理出发,系统深入地研究了系统的动态耦合模型及相应的动态解耦控制策略,并结合仿真试验结果,在生产轧制实践中验证了上述理论研究的正确性,提高了铝板带材轧制生产质量。主要研究内容如下所述:研究将板形控制和板厚控制系统作为一个整体来考虑,建立了AFC-AGC动态数学模型。针对AFC-AGC系统动态数学模型,应用不变性原理并结合PID控制算法对AFC-AGC系统进行了解耦控制,应用Smith预估器对纯滞后环节进行处理,仿真结果表明解耦控制效果良好,减小了板形板厚控制的耦合影响;当系统在运行过程中模型参数发生变化时,解耦控制性能会变差,基于模型参考自适应控制和解耦控制理论,提出了多变量自适应解耦控制方法,有效解决了解耦过程中系统模型参数的不确定因素影响控制性能的问题,仿真结果表明该控制策略提高了解耦控制精度;由于设定控制是AFC-AGC系统动态控制的起点,影响系统动态控制效果,为此,建立了基于设定控制的静态耦合模型,提出了板形板厚设定补偿解耦控制方法,形成了比较完整的板形板厚解耦控制策略。上述研究成果对于板带材轧制生产过程具有一定的普遍意义,对板形板厚解耦控制理论的实际应用有很好的参考价值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-19
  1.1 项目来源和研究意义  8-9
  1.2 板形板厚控制技术的研究现状  9-13
    1.2.1 板厚控制技术  10-11
    1.2.2 板形控制技术  11-12
    1.2.3 板形板厚综合解耦控制技术  12-13
  1.3 多变量解耦控制理论的发展  13-16
    1.3.1 多变量解耦控制的研究对象和特点  13-14
    1.3.2 多变量解耦控制的研究方法  14-16
  1.4 论文主要研究内容  16-19
第二章铝板带材冷轧机板形板厚控制系统的模型  19-39
  2.1 冷轧机板形板厚控制系统简介  19
  2.2 板形板厚控制基本理论  19-25
  2.3 板形板厚综合控制系统数学模型  25-35
    2.3.1 板形板厚解耦控制对象的建立  25-26
    2.3.2 板厚控制方程  26-28
    2.3.3 板形控制方程  28-31
    2.3.4 板形板厚综合系统动态数学模型  31-35
  2.4 板形板厚综合控制系统模型仿真  35-37
  2.5 本章小结  37-39
第三章铝板带材冷轧机板形板厚控制系统的解耦控制  39-49
  3.1 不变性原理解耦思想  39-41
  3.2 AFC-AGC系统解耦控制  41-46
    3.2.1 AFC-AGC系统解耦网络的设计  41-42
    3.2.2 AFC-AGC系统解耦控制器的设计  42-44
    3.2.3 AFC-AGC系统滞后环节的处理  44-46
  3.3 AFC-AGC系统解耦控制系统仿真  46-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章铝板带材冷轧机板形板厚控制系统自适应解耦控制  49-55
  4.1 多变量自适应解耦控制理论  49-51
  4.2 AFC-AGC系统的自适应解耦控制  51-53
    4.2.1 模型参考自适应控制系统  51
    4.2.2 基于数学模型的自适应解耦控制方法  51-53
    4.2.3 AFC-AGC系统数学模型的自适应解耦  53
  4.3 AFC-AGC系统的自适应解耦控制系统仿真  53-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章铝板带材冷轧机板形板厚设定补偿解耦控制  55-62
  5.1 板形板厚静态耦合关系模型  55-57
  5.2 预设定耦合分析与补偿解耦设计  57-59
    5.2.1 弯辊力设定耦合分析  57-58
    5.2.2 预设定补偿解耦设计  58-59
  5.3 自适应穿带控制补偿解耦设计  59-60
    5.3.1 自适应穿带控制的必要性  59
    5.3.2 自适应穿带补偿解耦控制  59-60
  5.4 设定补偿解耦控制  60-61
  5.5 本章小结  61-62
第六章结论与展望  62-64
  6.1 结论  62-63
  6.2 展望  63-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间主要的研究成果  69

铝板带材冷轧机板形板厚解耦控制策略的研究

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