603 四機(jī)架冷連軋機(jī)液壓輥縫控制系統(tǒng)研究

603 四機(jī)架冷連軋機(jī)液壓輥縫控制系統(tǒng)研究,機(jī)架,軋機(jī),液壓,控制系統(tǒng),研究,鉆研 遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 1論 文 題 目:四機(jī)架冷連軋機(jī)液壓輥縫控制系統(tǒng)研究論文英文題目: Study On Hydraulic Gap Control System for Cold Tandem Mill中 文 摘 要液 壓 輥 縫 控 制 技 術(shù) 是 軋 鋼 不 可 缺 少 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 之 一 ， 其 控 制 效 果 直接 影 響 到 產(chǎn) 品 的 精 度 ， 因 此 ， 對(duì) 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 研 究 具 有 重 要 的 理論 及 實(shí) 際 意 義 。 消 化 和 吸 收 了 本 鋼 冷 軋 廠 引 進(jìn) 的 1676mm 四 輥 冷 連 軋 機(jī)的 部 分 關(guān) 鍵 技 術(shù) ， 對(duì) 整 個(gè) 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 建 立 了 結(jié) 構(gòu) 模 型 并 主 要 對(duì) 偏 心補(bǔ) 償 進(jìn) 行 了 分 析 。 液 壓 壓 下 系 統(tǒng) 是 液 壓 輥 縫 控 制 的 最 重 要 的 組 成 部 分 ， 對(duì)工 作 在 位 置 控 制 方 式 下 的 液 壓 壓 下 系 統(tǒng) 建 立 了 數(shù) 學(xué) 模 型 ， 并 采 用 了 BP神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) PID 對(duì) 其 進(jìn) 行 控 制 ， 改 善 了 系 統(tǒng) 的 動(dòng) 態(tài) 特 性 。 通 過(guò) 改 變 控 制 器 的參 數(shù) 實(shí) 現(xiàn) 了 系 統(tǒng) 的 在 線(xiàn) 調(diào) 節(jié) ， 從 理 論 上 證 明 了 能 夠 有 效 地 抑 制 一 機(jī) 架 出 口厚 度 的 波 動(dòng) 。 為 以 后 系 統(tǒng) 的 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) 和 控 制 系 統(tǒng) 的 性 能 研 究 打 下 了 基 礎(chǔ) 。關(guān) 鍵 詞 ： 液 壓 壓 下 ； 動(dòng) 態(tài) 特 性 ； 位 置 控 制 ； 輥 縫 ； BP 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò)遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 2AbstractHydraulic roll gap control technology is one of the key techniques used in modern rolling mill, the effect of which has impact influence on the accuracy of the product. Studying hydraulic roll gap control system has important theoretical and practical significance. Digested and assimilated part of equipment and technology introduced by cold rolling sheet plant of Benxi iron and steel company and analyzed eccentricity compensation. Structure model of the whole hydraulic gap control system was established. Hydraulic screw down system is the most important part of hydraulic roll gap control. Researched on hydraulic screw down system of a cold rolling sheet plant, established mathematical models of every part of hydraulic screw down under position control and control it by BP neural network firstly. Improve dynamic characteristics of the system. A foundation laid down for optimum design of the system and research on the capability of the control system.Keyword: hydraulic screw down; dynamic characteristics; position control; roll gap； BP neural network; 遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 31 緒 論1.1 引 言21 世 紀(jì) 世 界 鋼 鐵 工 業(yè) 發(fā) 展 的 一 個(gè) 顯 著 特 點(diǎn) 是 鋼 材 市 場(chǎng) 競(jìng) 爭(zhēng) 愈 演 愈 烈 ，競(jìng) 爭(zhēng) 的 焦 點(diǎn) 是 鋼 材 的 質(zhì) 量 高 而 成 本 低 。 隨 著 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 的 高 速 發(fā) 展 ， 科 學(xué) 技術(shù) 的 不 斷 進(jìn) 步 ， 汽 車(chē) 、 機(jī) 械 制 造 、 電 器 和 電 子 行 業(yè) 對(duì) 板 材 及 帶 材 的 質(zhì) 量 提出 了 更 高 的 要 求 。 板 厚 精 度 是 板 帶 材 的 兩 大 質(zhì) 量 指 標(biāo) 之 一 ， 板 厚 控 制 是 板帶 軋 制 領(lǐng) 域 里 的 兩 大 關(guān) 鍵 技 術(shù) 之 一 [1]。 我 國(guó) 近 年 來(lái) 從 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 引 進(jìn) 的 一些 大 型 的 現(xiàn) 代 化 的 板 帶 軋 機(jī) ， 其 關(guān) 鍵 技 術(shù) 是 高 精 度 的 液 壓 板 厚 控 制 和 板 形控 制 。 板 厚 精 度 關(guān) 系 到 金 屬 的 節(jié) 約 、 構(gòu) 件 的 重 量 以 及 強(qiáng) 度 等 使 用 性 能 ， 為了 獲 得 高 精 度 的 產(chǎn) 品 厚 度 ， 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 必 須 具 有 高 精 度 的 壓 下 調(diào) 節(jié)系 統(tǒng) 及 控 制 系 統(tǒng) 的 支 持 。 液 壓 輥 縫 自 動(dòng) 控 制 是 AGC（ 自 動(dòng) 厚 度 控 制 ） 系統(tǒng) 的 重 要 組 成 部 分 ， 其 目 的 是 獲 得 板 帶 材 縱 向 厚 度 的 均 勻 性 和 保 證 較 高 的厚 度 精 度 ， 從 而 生 產(chǎn) 出 合 格 產(chǎn) 品 。 目 前 ， 液 壓 輥 縫 自 動(dòng) 控 制 已 成 為 現(xiàn) 代化 板 帶 生 產(chǎn) 中 不 可 缺 少 的 組 成 部 分 ， 其 運(yùn) 行 狀 態(tài) 的 優(yōu) 劣 對(duì) 軋 制 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量和 產(chǎn) 量 具 有 重 大 影 響 [2]。各 行 各 業(yè) 對(duì) 板 帶 材 厚 度 精 度 的 要 求 越 來(lái) 越 高 ， 對(duì) 軋 機(jī) 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng)的 控 制 要 求 也 隨 之 越 來(lái) 越 高 。 在 實(shí) 際 軋 制 過(guò) 程 中 ， 影 響 軋 后 帶 材 厚 度 精 度的 因 素 很 多 ， 分 析 系 統(tǒng) 參 數(shù) 變 化 對(duì) 軋 制 厚 度 及 系 統(tǒng) 品 質(zhì) 的 影 響 ， 可 為 系 統(tǒng)的 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) 及 對(duì) 軋 制 過(guò) 程 的 參 數(shù) 設(shè) 定 提 供 基 礎(chǔ) 。 由 于 冷 連 軋 機(jī) 無(wú) 法 停 產(chǎn)做 實(shí) 驗(yàn) （ 1676mm 冷 軋 機(jī) 停 產(chǎn) 一 天 的 損 失 就 會(huì) 將 近 二 千 萬(wàn) 元 ） ， 因 此 有必 要 借 助 計(jì) 算 機(jī) 手 段 ， 對(duì) 影 響 其 厚 度 精 度 的 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 仿真 ， 以 便 了 解 這 些 因 素 對(duì) 板 厚 精 度 影 響 的 規(guī) 律 ， 提 出 消 除 或 減 小 該 影 響 的方 案 。在 板 帶 材 工 業(yè) 加 工 過(guò) 程 中 ， 生 產(chǎn) 的 速 度 越 來(lái) 越 快 ， 要 求 的 效 率 也 越 來(lái)越 高 ， 因 而 要 求 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 能 在 最 短 的 時(shí) 間 內(nèi) 達(dá) 到 給 定 的 目 標(biāo) 。 這也 就 要 求 保 證 兩 點(diǎn) ： 一 是 控 制 模 型 的 準(zhǔn) 確 性 和 合 理 性 ； 二 是 液 壓 壓 下 的 快遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 4速 性 [3]。 因 此 ， 必 須 對(duì) 液 壓 輥 縫 控 制 的 控 制 算 法 和 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 進(jìn) 一 步 的研 究 ， 以 選 擇 最 適 合 某 套 軋 機(jī) 的 控 制 模 型 和 提 高 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 的 反 應(yīng) 能 力 。 板帶 材 幾 何 尺 寸 包 括 縱 向 厚 差 ， 橫 向 厚 差 和 板 形 。 縱 向 厚 差 是 指 以 板 寬 中 點(diǎn)處 沿 軋 制 方 向 的 厚 度 之 差 ； 橫 向 厚 差 是 指 板 帶 材 同 一 橫 斷 面 上 ， 中 點(diǎn) 與 邊部 的 厚 度 之 差 ， 板 形 直 觀 上 講 是 指 板 帶 材 的 翹 曲 程 度 ， 實(shí) 質(zhì) 是 指 板 帶 材 內(nèi)部 殘 余 應(yīng) 力 沿 橫 向 的 分 布 [4]。 本 文 以 帶 材 縱 向 厚 差 的 控 制 方 式 為 主 要 研 究?jī)?nèi) 容 。1.2 板 帶 軋 機(jī) 厚 度 控 制 技 術(shù) 的 發(fā) 展 及 研 究 現(xiàn) 狀板 帶 軋 機(jī) 厚 度 控 制 從 軋 機(jī) 誕 生 起 ， 直 到 由 計(jì) 算 機(jī) 完 成 各 種 復(fù) 雜 功 能 的控 制 ， 其 發(fā) 展 過(guò) 程 是 隨 著 對(duì) 板 帶 材 尺 寸 精 度 要 求 越 來(lái) 越 高 而 相 應(yīng) 發(fā) 展 起 來(lái)的 ， 板 帶 軋 機(jī) 厚 度 控 制 的 發(fā) 展 大 致 可 分 為 以 下 幾 個(gè) 階 段 [3]。第 一 階 段 是 上 世 紀(jì) 30 年 代 以 前 的 人 工 操 作 階 段 。 這 一 階 段 的 軋 機(jī) 裝機(jī) 水 平 較 低 ， 厚 度 控 制 是 以 手 動(dòng) 壓 下 或 簡(jiǎn) 單 的 電 動(dòng) 壓 下 移 動(dòng) 輥 縫 方 式 為 主 。單 回 路 調(diào) 節(jié) 的 自 動(dòng) 控 制 理 論 尚 未 應(yīng) 用 于 控 制 軋 機(jī) 這 類(lèi) 較 復(fù) 雜 的 機(jī) 器 ， 相 應(yīng)該 階 段 的 厚 度 控 制 尚 未 形 成 自 動(dòng) 控 制 。第 二 階 段 是 上 世 紀(jì) 30 年 代 到 60 年 代 的 常 規(guī) 自 動(dòng) 調(diào) 整 階 段 。 軋 制 理論 從 以 力 學(xué) 為 基 礎(chǔ) 研 究 軋 件 變 形 規(guī) 律 ， 進(jìn) 入 以 力 學(xué) 和 控 制 論 為 基 礎(chǔ) 的 軋 件與 軋 機(jī) 互 相 作 用 變 形 規(guī) 律 統(tǒng) 一 研 究 。 該 階 段 中 軋 制 理 論 的 發(fā) 展 和 完 善 為 板帶 軋 機(jī) 的 厚 度 控 制 奠 定 了 基 礎(chǔ) ， 同 時(shí) ， 隨 著 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 理 論 和 技 術(shù) 的 發(fā) 展 并逐 步 應(yīng) 用 于 軋 制 過(guò) 程 ， 使 軋 機(jī) 的 控 制 步 入 了 常 規(guī) 模 擬 式 調(diào) 節(jié) 的 自 動(dòng) 控 制 階段 。 單 回 路 的 各 種 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 不 斷 涌 現(xiàn) ， 這 些 自 動(dòng) 調(diào) 整 系 統(tǒng) 的 實(shí) 現(xiàn) ， 為 完 善板 帶 軋 機(jī) 的 厚 度 控 制 提 供 了 先 決 條 件 。上 世 紀(jì) 七 十 年 代 以 前 ， 一 直 采 用 的 是 電 動(dòng) 壓 下 技 術(shù) ， 反 應(yīng) 的 滯 后 性 是其 最 主 要 的 缺 點(diǎn) ， 對(duì) 板 厚 控 制 的 精 度 有 很 大 的 影 響 。 從 七 十 年 代 起 ， 液 壓厚 控 技 術(shù) (HAGC)的 應(yīng) 用 ， 使 板 厚 控 制 技 術(shù) 產(chǎn) 生 了 重 大 變 革 。 液 壓 AGC的 響 應(yīng) 速 度 比 電 動(dòng) AGC 快 2 個(gè) 數(shù) 量 級(jí) 以 上 ， 因 此 ， 使 AGC 的 內(nèi) 環(huán) 執(zhí) 行機(jī) 構(gòu) 幾 乎 可 以 近 似 為 一 個(gè) 比 例 環(huán) 節(jié) (相 對(duì) 于 AGC 的 響 應(yīng) 速 度 )， 以 實(shí) 現(xiàn)遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 5變 等 效 剛 度 的 控 制 效 果 。 由 于 液 壓 技 術(shù) 與 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 的 結(jié) 合 ， 使 這 一 階 段的 板 厚 控 制 技 術(shù) 大 大 地 向 前 邁 進(jìn) 了 一 步 。在 20 世 紀(jì) 最 后 的 十 年 ， 世 界 軋 鋼 技 術(shù) 發(fā) 展 迅 速 ， 軋 鋼 生 產(chǎn) 實(shí) 現(xiàn) 了 高 度的 自 動(dòng) 化 、 連 續(xù) 化 和 高 精 度 化 。 由 于 對(duì) 冷 軋 薄 板 質(zhì) 量 的 要 求 越 來(lái) 越 嚴(yán) ， 因此 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 已 是 冷 軋 不 可 缺 少 的 組 成 部 分 。 隨 著 液 壓 控 制 系 統(tǒng) 的 廣泛 應(yīng) 用 加 上 全 部 控 制 都 將 作 用 于 軋 輥 ——軋 件 形 成 的 變 形 區(qū) ， 因 此 冷 軋自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 需 滿(mǎn) 足 下 列 兩 個(gè) 要 求 ： 一 是 高 速 控 制 ， 二 是 高 速 通 訊 。 這 個(gè)“二 高 ”的 特 點(diǎn) 決 定 了 控 制 系 統(tǒng) 應(yīng) 是 “快 速 ”分 布 式 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 。各 鋼 鐵 企 業(yè) 都 加 快 了 薄 板 生 產(chǎn) 線(xiàn) 改 造 和 建 設(shè) 的 步 伐 。近 些 年 來(lái) ， 為 進(jìn) 一 步 提 高 冷 連 軋 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 ， 廣 泛 采 用 成 品 帶 鋼 凸 度 測(cè)量 儀 (沿 帶 寬 多 點(diǎn) X 射 線(xiàn) 源 及 矩 陣 式 接 收 ， 以 獲 得 沿 寬 度 方 向 的 厚 度 分 布 )和 帶 鋼 激 光 測(cè) 速 儀 。 激 光 測(cè) 速 儀 的 使 用 為 流 量 AGC 的 發(fā) 展 創(chuàng) 造 了 條 件 。近 年 來(lái) ， 國(guó) 內(nèi) 外 在 板 形 和 板 厚 等 控 制 技 術(shù) 方 面 取 得 了 許 多 新 的 進(jìn) 展 ，大 大 提 高 了 板 帶 材 的 幾 何 尺 寸 精 度 。 伴 隨 著 軋 制 產(chǎn) 品 尺 寸 精 度 的 提 高 ， 經(jīng)濟(jì) 效 益 也 會(huì) 大 幅 度 上 升 。 因 此 ， 從 20 世 紀(jì) 60-70 年 代 完 成 了 軋 鋼 設(shè) 備 的大 型 化 、 高 速 化 、 連 續(xù) 化 和 自 動(dòng) 化 后 ， 80 年 代 以 來(lái) ， 軋 制 技 術(shù) 發(fā) 展 的 主要 目 標(biāo) 是 提 高 軋 制 精 度 、 性 能 、 擴(kuò) 大 品 種 ， 降 耗 增 效 ， 并 進(jìn) 一 步 擴(kuò) 大 連 續(xù)化 范 圍 。 通 過(guò) 對(duì) 軋 制 過(guò) 程 控 制 計(jì) 算 機(jī) 的 高 精 度 設(shè) 定 和 基 礎(chǔ) 自 動(dòng) 化 的 自 動(dòng) 輥縫 控 制 系 統(tǒng) 的 改 進(jìn) ， 厚 度 精 度 已 經(jīng) 達(dá) 到 了 很 高 的 水 平 ?；?顧 我 國(guó) 冷 軋 已 應(yīng) 用 的 厚 度 控 制 系 統(tǒng) ， 可 歸 納 為 3 種 基 本 類(lèi) 型 [5]。(1)用 測(cè) 厚 儀 信 號(hào) 反 饋 控 制 軋 機(jī) 壓 下 或 軋 機(jī) 入 口 側(cè) 帶 鋼 張 力 的AGC(Automatic Gauge Control)系 統(tǒng) 。 70 年 代 ， 厚 度 控 制 系 統(tǒng) 大 多 是 這 類(lèi)系 統(tǒng) ， 而 且 是 模 擬 線(xiàn) 路 。 按 軋 機(jī) 出 口 側(cè) 測(cè) 厚 儀 測(cè) 出 的 帶 鋼 實(shí) 際 偏 差 信 號(hào) 反饋 控 制 ， 大 偏 差 或 被 軋 帶 鋼 厚 度 大 于 等 于 0.4mm 時(shí) ， 按 偏 差 信 號(hào) 大 小 去移 動(dòng) 壓 下 位 置 ， 改 變 輥 縫 ， 以 減 小 厚 度 偏 差 ， 即 所 謂 粗 調(diào) ； 在 小 偏 差 或 被軋 帶 鋼 厚 度 小 于 0.4mm 時(shí) ， 則 調(diào) 節(jié) 軋 機(jī) 入 口 側(cè) 帶 鋼 張 力 ， 進(jìn) 一 步 減 小 厚 度遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 6偏 差 ， 即 所 謂 精 調(diào) 。 我 國(guó) 早 期 的 AGC 系 統(tǒng) 調(diào) 節(jié) 壓 下 裝 置 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 是 電動(dòng) 的 ， 因 電 動(dòng) 壓 下 響 應(yīng) 慢 及 非 線(xiàn) 性 等 缺 點(diǎn) ， 逐 漸 被 液 壓 壓 下 機(jī) 構(gòu) 代 替 。 隨著 軋 制 速 度 和 自 動(dòng) 化 程 度 的 提 高 ， 為 了 更 有 效 地 控 制 帶 鋼 縱 向 厚 度 精 度 ，提 高 成 品 帶 鋼 質(zhì) 量 ， 液 壓 壓 下 已 成 為 壓 下 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 方 向 。 其 主 要 優(yōu) 點(diǎn) [6]：1） 慣 性 小 、 反 應(yīng) 快 、 截 止 頻 率 高 ， 系 統(tǒng) 對(duì) 外 來(lái) 干 擾 跟 隨 性 好 ， 調(diào) 節(jié) 精度 高 。2） 對(duì) 軋 輥 偏 心 引 起 的 輥 縫 發(fā) 生 高 頻 周 期 變 化 的 干 擾 能 進(jìn) 行 有 效 清 除 。3） 可 實(shí) 現(xiàn) 軋 機(jī) 剛 度 系 數(shù) 調(diào) 節(jié) ， 可 依 據(jù) 不 同 的 軋 制 條 件 選 擇 不 同 的 剛 度系 數(shù) 獲 得 更 高 的 成 品 質(zhì) 量 。(2)采 用 前 饋 控 制 和 測(cè) 厚 儀 信 號(hào) 反 饋 控 制 軋 機(jī) 壓 下 或 軋 機(jī) 入 口 側(cè) 帶 鋼張 力 的 AGC 系 統(tǒng) 。 將 上 述 AGC 系 統(tǒng) 數(shù) 字 化 ， 并 增 加 前 饋 控 制 回 路 就 構(gòu) 成這 類(lèi) AGC 系 統(tǒng) 。 前 饋 控 制 是 當(dāng) 軋 機(jī) 入 口 側(cè) 有 厚 度 偏 差 的 帶 鋼 進(jìn) 入 軋 輥 時(shí) ，立 即 調(diào) 節(jié) 被 控 機(jī) 架 壓 下 位 置 ， 將 入 口 帶 鋼 厚 度 偏 差 消 除 的 一 種 控 制 策 略 。方 法 是 將 軋 機(jī) 入 口 側(cè) 測(cè) 厚 儀 至 軋 輥 中 心 的 距 離 分 成 若 干 整 數(shù) 段 ， 把 經(jīng) 過(guò) 入口 側(cè) 測(cè) 厚 儀 的 每 段 帶 鋼 厚 度 順 序 存 入 移 位 寄 存 器 中 ， 寄 存 器 按 FIFO 方式 工 作 ， 當(dāng) 寄 存 器 輸 出 的 帶 鋼 段 進(jìn) 入 軋 輥 時(shí) ， 系 統(tǒng) 按 該 段 厚 度 偏 差 值 調(diào) 整壓 下 ， 以 消 除 進(jìn) 入 軋 機(jī) 的 帶 鋼 厚 度 偏 差 。 這 種 控 制 方 式 消 除 了 帶 坯 縱 向 厚度 不 均 或 硬 度 波 動(dòng) 產(chǎn) 生 的 厚 差 較 大 的 缺 點(diǎn) 。 但 其 余 的 缺 點(diǎn) 仍 然 存 在 。(3)采 用 前 饋 控 制 、 壓 力 反 饋 控 制 和 監(jiān) 控 的 AGC 系 統(tǒng) 。 80 年 代 ，利 用 現(xiàn) 代 控 制 理 論 、 電 子 技 術(shù) 與 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 新 成 就 ， 對(duì) 上 述 2 類(lèi) AGC系 統(tǒng) 進(jìn) 一 步 加 以 改 造 ， 其 主 要 特 點(diǎn) 是 使 用 軋 機(jī) 彈 跳 方 程 計(jì) 算 軋 后 帶 鋼 厚 度作 為 實(shí) 測(cè) 厚 度 ， 與 設(shè) 定 厚 度 或 鎖 定 厚 度 相 減 ， 其 差 為 檢 測(cè) 的 厚 度 偏 差 值 ，經(jīng) 過(guò) 轉(zhuǎn) 換 后 用 于 壓 下 調(diào) 節(jié) 。 這 樣 就 不 存 在 軋 輥 中 心 到 測(cè) 厚 儀 的 傳 輸 滯 后 時(shí)間 了 ， 從 而 提 高 了 系 統(tǒng) 性 能 ， 獲 得 普 遍 應(yīng) 用 。 即 GM-AGC 或BisraAGC。 再 加 上 監(jiān) 控 AGC 控 制 ， 消 除 了 低 頻 干 擾 （ 如 軋 輥 磨 損 、 軋 輥熱 膨 脹 等 ） 因 素 的 影 響 。遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 7數(shù) 字 化 或 計(jì) 算 機(jī) 控 制 ， 加 上 一 些 新 的 控 制 算 法 ， 使 這 類(lèi) AGC 系 統(tǒng)性 能 獲 得 進(jìn) 一 步 的 提 高 ， 例 如 成 品 厚 度 為 0.8mm 的 汽 車(chē) 板 ， 其 厚 度 偏 差范 圍 為 (0.04--0.08mm)， 可 稱(chēng) 之 為 毫 米 級(jí) 厚 度 偏 差 。 如 欲 進(jìn) 一 步 把 帶 鋼?厚 度 偏 差 減 小 到 幾 個(gè) ， 用 這 類(lèi) AGC 系 統(tǒng) 是 做 不 到 的 ， 因 為 GM-AGC?計(jì) 算 帶 鋼 厚 度 是 建 立 在 各 種 補(bǔ) 償 基 礎(chǔ) 上 按 軋 制 壓 力 計(jì) 算 的 ， 要 精 確 計(jì) 算 所用 補(bǔ) 償 參 數(shù) 很 難 ， 甚 至 不 可 能 。 確 定 在 各 種 軋 鋼 狀 態(tài) 下 所 需 各 變 量 的 補(bǔ) 償量 是 一 件 復(fù) 雜 的 事 情 ， 通 常 要 用 復(fù) 雜 的 數(shù) 學(xué) 模 型 計(jì) 算 ， 或 用 事 先 存 入 計(jì) 算機(jī) 里 的 表 格 數(shù) 據(jù) (圖 形 曲 線(xiàn) 表 格 化 )， 精 度 不 可 能 高 ， 這 是 影 響 GM-AGC 控 制 精 度 的 主 要 原 因 。 例 如 用 這 種 系 統(tǒng) 生 產(chǎn) 易 拉 罐 用 帶 鋼 就 很 困 難 ，為 此 ， 必 須 使 用 控 制 精 度 更 高 的 系 統(tǒng) 。 可 控 制 帶 鋼 厚 度 偏 差 達(dá) 到AGC?成 品 厚 度 的 （ 幾 個(gè) ） 之 內(nèi) ， 這 種 系 統(tǒng) 的 核 心 技 術(shù) 是 質(zhì) 量 流 量 控 制1%?m（ MFC） 。 在 我 國(guó) ， 裝 備 較 先 進(jìn) 的 現(xiàn) 代 化 寬 帶 冷 軋 機(jī) 及 控 制 系 統(tǒng) 基 本 上 都 是引 進(jìn) 設(shè) 備 ， 其 中 的 許 多 理 論 問(wèn) 題 以 及 所 采 用 的 先 進(jìn) 技 術(shù) ， 尚 待 進(jìn) 一 步 消 化研 究 。 而 自 行 研 制 的 軋 機(jī) ， 技 術(shù) 含 量 不 高 ， 生 產(chǎn) 出 的 產(chǎn) 品 競(jìng) 爭(zhēng) 力 不 強(qiáng) ， 每年 尚 需 要 進(jìn) 口 大 量 的 高 精 度 板 帶 產(chǎn) 品 。 尤 其 國(guó) 內(nèi) 許 多 臺(tái) 套 的 板 帶 軋 機(jī)生 產(chǎn) 狀 況 ， 尚 不 令 人 滿(mǎn) 意 ， 厚 度 精 度 急 待 提 高 。 對(duì) 這 些 軋 機(jī) 實(shí) 施 改 造 ， 許多 理 論 和 技 術(shù) 上 的 問(wèn) 題 還 有 待 研 究 。1.3 本 課 題 研 究 的 意 義本 課 題 是 與 本 鋼 冷 軋 廠 的 合 作 項(xiàng) 目 《 引 進(jìn) 設(shè) 備 消 化 研 究 與 技 術(shù) 服 務(wù) 協(xié)議 》 的 子 題 課 的 延 伸 ， 主 要 是 對(duì) 其 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 的 的 控 制 算 法 進(jìn) 行 研究 。 本 鋼 冷 軋 廠 是 一 個(gè) 具 有 現(xiàn) 代 化 生 產(chǎn) 能 力 的 大 型 國(guó) 有 企 業(yè) ， 目 前 冷 軋廠 已 投 產(chǎn) 近 十 年 ， 部 分 設(shè) 備 工 藝 落 后 、 劣 化 嚴(yán) 重 、 故 障 頻 繁 ， 對(duì) 正 常 的 生產(chǎn) 構(gòu) 成 嚴(yán) 重 威 脅 。 軋 機(jī) 能 否 發(fā) 揮 出 先 進(jìn) 設(shè) 備 的 能 力 ， 關(guān) 鍵 在 于 對(duì) 引 進(jìn) 技 術(shù)的 消 化 、 掌 握 。 為 改 善 設(shè) 備 狀 況 ， 發(fā) 揮 出 先 進(jìn) 設(shè) 備 的 能 力 ， 改 善 冷 軋 薄 板的 精 度 ， 必 須 對(duì) 軋 機(jī) 的 厚 度 控 制 等 進(jìn) 行 改 造 。 由 于 本 鋼 軋 機(jī) 的 設(shè) 備 及 控 制系 統(tǒng) 為 克 萊 西 姆 公 司 和 奧 鋼 聯(lián) 的 設(shè) 備 ， 其 關(guān) 鍵 的 技 術(shù) 為 公 司 秘 密 ， 不 提 供核 心 技 術(shù) 。 因 此 ， 必 須 對(duì) 引 進(jìn) 的 設(shè) 備 和 技 術(shù) 進(jìn) 行 消 化 和 吸 收 。 本 課 題 就 是遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 8對(duì) 軋 機(jī) 的 液 壓 輥 縫 控 制 部 分 的 消 化 吸 收 和 改 進(jìn) ， 研 究 本 鋼 1676mm 軋 機(jī)液 壓 輥 縫 控 制 的 補(bǔ) 償 算 法 及 其 控 制 方 法 的 選 擇 。 目 前 國(guó) 內(nèi) 外 對(duì) 輥 縫 控 制 的動(dòng) 態(tài) 性 能 的 研 究 尚 顯 不 足 ， 對(duì) 其 進(jìn) 行 研 究 有 著 重 要 的 實(shí) 際 意 義 。遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 92 板 厚 控 制 基 本 理 論 及 本 鋼 1676mm 軋 機(jī) HGC 系 統(tǒng) 簡(jiǎn) 介2.1 厚 度 控 制 簡(jiǎn) 介 [7][8][9]軋 制 時(shí) 軋 機(jī) 和 軋 件 的 狀 態(tài) 如 圖 2-1 所 示 ， AGC(自 動(dòng) 厚 度 控 制 )系 統(tǒng)主 要 以 軋 機(jī) 壓 下 裝 置 作 為 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) ， 控 制 軋 機(jī) 出 口 的 軋 件 厚 度 （ 簡(jiǎn) 稱(chēng) 為 軋件 出 口 厚 度 或 出 口 厚 度 ） h， 使 其 達(dá) 到 或 逼 近 軋 件 的 目 標(biāo) （ 基 準(zhǔn) ） 厚 度 。2.1.1 軋 機(jī) 彈 性 變 形 與 軋 件 塑 性 曲 線(xiàn) 軋 制 時(shí) 發(fā) 生 的 基 本 現(xiàn) 象 是 軋 機(jī) 的 彈 性 變 形 和 軋 件 的 塑 性 變 形 ， 如 圖 2-2所 示 。圖 中 H——入 口 厚 度 ； S0——空 載 輥 縫 ； ——實(shí) 際 輥 縫 ；1Sh——出 口 厚 度 ； F——軋 制 力圖 2-1 軋 機(jī) 與 軋 件 示 意 圖圖 2-2 軋制過(guò)程中的基本現(xiàn)象遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 10圖 2-3 F—h 圖2.1.1.1 機(jī) 座 的 彈 性 變 形軋 制 時(shí) ， 在 軋 制 壓 力 的 作 用 下 ， 軋 機(jī) 工 作 機(jī) 座 （ 軋 輥 及 其 軸 承 、 壓 下 裝置 和 機(jī) 架 等 ） 產(chǎn) 生 一 定 量 的 彈 性 變 形 ， 工 作 機(jī) 座 的 總 變 形 量 很 大 ， 工 作機(jī) 座 的 彈 性 變 形 將 影 響 軋 輥 的 開(kāi) 口 度 和 輥 型 ， 從 而 對(duì) 軋 制 產(chǎn) 品 的 精 度 造 成影 響 。機(jī) 座 的 彈 性 變 形 與 軋 制 壓 力 有 關(guān) 。 在 軋 制 壓 力 較 小 時(shí) ， 機(jī) 座 彈 性 變 形 與軋 制 壓 力 成 非 線(xiàn) 性 關(guān) 系 ， 這 是 由 于 機(jī) 座 各 零 件 之 間 的 接 觸 面 凸 凹 不 平 和 軋輥 的 非 線(xiàn) 性 接 觸 變 形 造 成 的 ， 當(dāng) 軋 制 力 達(dá) 到 一 定 數(shù) 值 后 ， 機(jī) 座 彈 性 形 變曲 線(xiàn) 與 軋 制 壓 力 就 成 線(xiàn) 性 關(guān) 系 。 機(jī) 座 彈 性 變 形 曲 線(xiàn) （ 圖 2-3） 直 線(xiàn) 段 的斜 率 ， 稱(chēng) 為 機(jī) 座 的 縱 向 剛 度 系 數(shù) ， 可 用 下 式 表 示 ： …………………………………（ 2-1）M??式 中 — 軋 機(jī) 的 縱 向 剛 度 ；— 軋 制 壓 力 的 變 化 量 ；F?— 彈 性 變 形 的 變 化 量 。h軋 機(jī) 在 外 力 F 的 作 用 下 ， 產(chǎn) 生 彈 性 變 形 （ h- ） ， 依 HOOK 定 律 ：0S)(0ShM??遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 11上 式 變 形 得 ：………………………………………（ 2-2）MFSh??0即 機(jī) 座 的 彈 跳 方 程 ， 它 表 示 了 軋 制 厚 度 、 空 載 輥 縫 、 軋 制 壓 力 和 軋機(jī) 縱 向 剛 度 之 間 的 關(guān) 系 ， 是 軋 機(jī) 厚 度 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 中 的 一 個(gè) 基 本 方 程 。由 于 機(jī) 座 各 零 件 間 的 非 線(xiàn) 性 接 觸 變 形 不 穩(wěn) 定 ， 每 次 換 輥 之 后 都 有 變 化 ，故 彈 跳 曲 線(xiàn) 的 非 直 線(xiàn) 部 分 經(jīng) 常 是 變 化 的 ， 因 此 式 （ 2-2） 很 難 在 實(shí) 際 中應(yīng) 用 。 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 中 ， 為 了 消 除 上 述 不 穩(wěn) 定 和 非 直 線(xiàn) 段 的 影 響 ， 先 將 軋 輥預(yù) 壓 靠 到 一 定 的 壓 力 F0， 并 將 此 時(shí) 的 軋 輥 輥 縫 指 示 器 讀 數(shù) 設(shè) 為 零 ， 稱(chēng) 為 人工 零 位 。 所 謂 預(yù) 壓 靠 就 是 在 空 載 情 況 下 ， 使 軋 輥 壓 靠 到 一 較 大 軋 制 力 ， 把此 時(shí) 的 輥 縫 位 置 定 為 輥 縫 的 參 考 零 點(diǎn) 。 這 樣 做 既 避 免 了 軋 制 力 較 小 時(shí) 輥 縫非 線(xiàn) 性 影 響 ， 又 解 決 了 難 以 確 定 輥 縫 實(shí) 際 零 點(diǎn) 的 問(wèn) 題 。預(yù) 壓 靠 時(shí) 各 相 關(guān) 物 理 量 的 對(duì) 應(yīng) 關(guān) 系 如 圖 2-4 所 示 。圖 中 —預(yù) 壓 靠 軋 制 力 ；fF— 相 對(duì) 實(shí) 際 位 置 零 點(diǎn) 的 空 載 輥 縫 （ 把 軋 機(jī) 的 特 性0ffSM??曲 線(xiàn) 近 似 為 直 線(xiàn) ） 。圖 2-4 預(yù)壓靠時(shí)各相關(guān)物理量的對(duì)應(yīng)關(guān)系遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 12由 圖 2-4 可 推 導(dǎo) 出 ：………………(2-3)000f ff fFFhSSMM??????式 2-3 就 是 實(shí) 用 形 式 的 軋 機(jī) 彈 跳 方 程 。 由 于 式 2-2 和 2-3 式 等 價(jià) ，所 以 在 分 析 液 壓 輥 縫 和 厚 度 控 制 的 原 理 ， 確 定 控 制 算 法 時(shí) ， 可 對(duì) 預(yù) 壓 靠 后參 考 零 點(diǎn) 以 上 的 線(xiàn) 性 部 分 進(jìn) 行 分 析 ， 所 以 仍 可 用 2-2 式 所 表 示 的 基 本 形式 的 軋 機(jī) 彈 跳 方 程 。2.1.1.2 軋 件 的 塑 性 變 形在 一 定 的 軋 件 寬 度 和 軋 輥 半 徑 條 件 下 ， 軋 制 壓 力 實(shí) 際 上 是 軋 件 厚 度 、 張力 、 摩 擦 系 數(shù) 和 軋 件 變 形 抗 力 等 因 素 的 函 數(shù) ， 軋 制 壓 力 與 軋 后 軋 件 厚 度 的關(guān) 系 稱(chēng) 為 軋 件 的 塑 性 變 形 曲 線(xiàn) 。 以 軋 件 為 對(duì) 象 可 得 到 軋 制 力 方 程 ： ……………………………………………（ 2-4）(,,)esFfHhTRB?式 中 ， Te、 Ts 分 別 為 入 口 和 出 口 張 力 ； R 為 軋 輥 半 徑 ； B 為 帶 鋼 寬 度 。在 軋 制 力 F 和 出 口 厚 度 h 以 外 的 各 變 量 一 定 的 情 況 下 ， 可 畫(huà) 出 F隨 h 變 化 的 曲 線(xiàn) 。 把 軋 機(jī) 彈 性 曲 線(xiàn) 和 軋 件 塑 性 曲 線(xiàn) 畫(huà) 在 同 一 坐 標(biāo) 平 面 上 得到 的 幾 何 圖 形 稱(chēng) 為 F-h 圖 ， 如 圖 2-3 所 示 。軋 件 的 一 個(gè) 重 要 參 數(shù) 是 軋 件 塑 性 系 數(shù) ， 即 ： 使 軋 件 產(chǎn) 生 單 位 壓 塑 所 需 軋制 力 。 用 Q 表 示 軋 件 塑 性 系 數(shù) ， 則(,)fHh???A可 見(jiàn) ， 軋 件 的 塑 性 系 數(shù) 為 軋 件 塑 性 曲 線(xiàn) 的 斜 率 。2.2 影 響 軋 件 厚 度 波 動(dòng) 的 因 素由 軋 機(jī) F-h 圖 可 見(jiàn) ， 一 切 影 響 彈 塑 性 變 形 曲 線(xiàn) 交 點(diǎn) 位 置 的 因 素 都 將 影響 軋 件 的 出 口 厚 度 。 具 體 地 說(shuō) ， 軋 件 的 出 口 厚 度 主 要 取 決 于 空 載 輥 縫 、 軋機(jī) 剛 度 、 軋 件 入 口 厚 度 、 軋 件 變 形 抗 力 、 軸 承 油 膜 厚 度 、 軋 輥 偏 心 等 因 素 。利 用 F-h 圖 可 以 形 象 分 析 這 些 因 素 造 成 帶 材 出 口 厚 差 的 原 因 和 修 正 方 法 。遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 13（ 1） 空 載 輥 縫 設(shè) 置 的 影 響 軋 輥 的 偏 心 、 磨 損 和 熱 膨 脹 等 會(huì) 使 實(shí) 際 空載 發(fā) 生 變 化 ， 使 軋 件 出 口 厚 度 產(chǎn) 生 波 動(dòng) 。 如 圖 2-5 所 示 ， 當(dāng) 空 載 輥 縫0S變 化 到 或 時(shí) ， 彈 跳 曲 線(xiàn) 位 置 將 由 A 平 移 到 A1 或 A2， 當(dāng) 軋 機(jī) 達(dá) 到012S新 的 平 衡 時(shí) ， 軋 制 力 增 加 或 降 低 到 或 ， 而 軋 件 出 口 厚 度 變 化 到1F2或 。1h2(2) 軋 機(jī) 剛 度 的 影 響 軋 機(jī) 剛 度 的 變 化 相 當(dāng) 于 曲 線(xiàn) A 的 斜 率 發(fā) 生 變化 。 如 圖 2-6 所 示 ， 增 大 軋 機(jī) 剛 度 如 同 增 大 曲 線(xiàn) A 的 斜 率 ， 軋 機(jī) 的 彈 性變 形 量 減 小 。 當(dāng) 軋 機(jī) 達(dá) 到 新 的 平 衡 點(diǎn) 時(shí) ， 軋 制 力 增 大 到 F， 而 軋 件 出 口厚 度 卻 降 至 。 可 見(jiàn) ， 提 高 軋 機(jī) 剛 度 有 利 于 軋 出 更 薄 的 板 帶 材 。1h(3) 軋 件 入 口 厚 度 的 影 響 來(lái) 料 厚 度 增 大 ， 則 塑 性 曲 線(xiàn) B 向 右 平 移 ，軋 制 壓 力 增 大 ， 導(dǎo) 致 軋 件 的 出 口 厚 度 增 大 到 ， 如 圖 2-7 所 示 。1h(4)軋 件 變 形 抗 力 的 影 響 軋 件 變 形 抗 力 的 變 化 相 當(dāng) 于 曲 線(xiàn) B 的 斜率 發(fā) 生 變 化 。 當(dāng) 變 形 抗 力 增 大 時(shí) ， 塑 性 曲 線(xiàn) 斜 率 增 大 ， 軋 制 壓 力 增 大 ， 當(dāng)達(dá) 到 平 衡 狀 態(tài) 時(shí) ， 軋 件 的 出 口 厚 度 變 厚 。 如 圖 2-8 所 示 。圖 2-6 軋機(jī)剛度對(duì)軋件厚度的影響圖 2-5 空載輥縫對(duì)軋件厚度的影響民圖 2-7 入口厚度對(duì)軋件厚度的影響 圖 2-8 變形抗力對(duì)軋件厚度的影響遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 14圖 2-9 測(cè)厚儀式 AGC 2.3 板 厚 的 控 制 方 式 及 數(shù) 學(xué) 模 型 2.3.1 AGC 的 基 本 原 理 按 控 制 方 式 可 把 AGC 分 為 兩 類(lèi) ， 即 前 饋 式 AGC 和 反 饋 式 AGC。厚 度 控 制 與 厚 度 的 檢 測(cè) 方 法 密 切 相 關(guān) ， 按 厚 度 的 檢 測(cè) 方 式 可 把 反 饋 式AGC 分 為 兩 類(lèi) ， 即 直 接 測(cè) 厚 AGC 和 間 接 測(cè) 厚 AGC。 由 于 射 線(xiàn) 式 測(cè) 厚 儀測(cè) 厚 是 直 接 測(cè) 厚 的 主 流 方 式 ， 所 以 ， 直 接 測(cè) 厚 AGC 又 稱(chēng) 為 測(cè) 厚 儀 式AGC； 間 接 測(cè) 厚 AGC 主 要 包 括 厚 度 計(jì) 式 AGC 和 流 量 AGC。 2.3.1.1 測(cè) 厚 儀 式 AGC 由 射 線(xiàn) 式 測(cè) 厚 儀 檢 測(cè) 厚 度 而 構(gòu) 成 的 AGC系 統(tǒng) 稱(chēng) 為 測(cè) 厚 儀 式 AGC系 統(tǒng) ，如 圖 2-9所 示 。圖 中 ——出 口 厚 度 基 準(zhǔn) 值 ； REFhh ——出 口 厚 度 實(shí) 際 值 ； 遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 15——出 口 厚 差 ； h?——輥 縫 調(diào) 節(jié) 量 。 S測(cè) 厚 儀 式 AGC 系 統(tǒng) 框 圖 如 圖 2-10 所 示 。 圖 中 Td —純 滯 后 時(shí) 間 ； S0REF —空 載 輥 縫 基 準(zhǔn) 值 。 測(cè) 厚 儀 式 AGC 是 最 早 的 一 種 AGC 形 式 。 由 于 系 統(tǒng) 中 存 在 較 大 的 純 滯后 ， 所 以 ， 測(cè) 厚 儀 式 AGC 系 統(tǒng) 存 在 嚴(yán) 重 的 難 以 穩(wěn) 定 的 問(wèn) 題 ， 很 容 易 出 現(xiàn)超 調(diào) 和 振 蕩 現(xiàn) 象 ， 如 圖 2-11 所 示 。因 此 ， 這 種 基 本 的 測(cè) 厚 儀 式 AGC 系 統(tǒng) 不 能 作 為 一 種 獨(dú) 立 的 AGC系 統(tǒng) 來(lái) 運(yùn) 行 。 但 由 于 射 線(xiàn) 式 測(cè) 厚 儀 可 以 滿(mǎn) 足 高 性 能 AGC 對(duì) 厚 度 檢 測(cè) 精度 的 需 要 ， 所 以 測(cè) 厚 儀 式 AGC 并 沒(méi) 有 消 失 ， 它 被 廣 泛 用 作 監(jiān) 控 AGC。 正 確 理 解 測(cè) 厚 儀 式 AGC 的 這 種 不 穩(wěn) 定 性 有 助 于 我 們 對(duì) 其 它AGC（ 厚 度 計(jì) 式 AGC、 流 量 AGC） 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 思 想 的 研 究 和 分 析 。2.3.1.2 厚 度 計(jì) 式 AGC 厚 度 計(jì) 式 AGC 簡(jiǎn) 稱(chēng) 為 GM-AGC（ Gauge Metre –AGC） ， 它 把 整 個(gè) 軋機(jī) 作 為 檢 測(cè) 厚 度 的 儀 表 ， 直 接 檢 測(cè) 軋 制 力 F 和 空 載 輥 縫 ， 并 通 過(guò) 軋 機(jī)0S圖 2-11 測(cè)厚儀式 AGC 的不穩(wěn)定現(xiàn)象圖 2-10 測(cè)厚儀式 AGC 系統(tǒng)框圖遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 16彈 跳 方 程 來(lái) 間 接 檢 測(cè) 出 口 厚 度 。 GM-AGC 系 統(tǒng) 是 目 前 應(yīng) 用 最 廣 泛 的 一 種AGC 系 統(tǒng) 。 由 于 軋 機(jī) 彈 跳 方 程 避 免 了 測(cè) 厚 儀 式 AGC 系 統(tǒng) 的 純 滯 后 作 用 ，所 以 ， 它 的 問(wèn) 世 為 AGC 技 術(shù) 的 發(fā) 展 做 出 巨 大 的 貢 獻(xiàn) 。 GM-AGC 系 統(tǒng) 是到 目 前 為 止 應(yīng) 用 最 為 廣 泛 的 一 種 AGC 方 式 。 稱(chēng) 為 軋 機(jī) 彈 跳 量 。0FSh??GM-AGC 系 統(tǒng) 的 原 理 如 圖 2-12 和 2-13：圖 中 SOREF ——空 載 輥 縫 基 準(zhǔn) 值 ； ——輥 縫 調(diào) 節(jié) 量 ； ——總 的 輥 縫 調(diào) 節(jié) 量 ； ?0S?——輥 縫 調(diào) 節(jié) 量 變 化 值 （ AGC 系 統(tǒng) 實(shí) 際 調(diào) 節(jié) 輥 縫 值 ）x引 起 厚 度 波 動(dòng) 的 原 因 可 分 成 兩 類(lèi) ， 即 軋 機(jī) 方 面 的 原 因 和 軋 件 方 面 的 原因 。 從 F-h 圖 （ 圖 2-14） 上 看 ， 凡 引 起 軋 機(jī) 彈 性 曲 線(xiàn) 和 （ 或 ） 軋 件 塑 性 曲圖 2-12 GM-AGC 系統(tǒng)原理圖圖 2-13 GM-AGC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 17圖 2-15 軋輥偏心對(duì)軋件厚度和軋機(jī)彈跳方程的影響線(xiàn) 變 化 的 因 素 都 可 導(dǎo) 致 軋 件 出 口 厚 度 h 的 波 動(dòng) 。GM-AGC 的 核 心 數(shù) 學(xué) 模 型 是 軋 機(jī) 彈 跳 方 程 （ ） ， 下 面 具 體0FhSM??來(lái) 分 析 軋 機(jī) 和 軋 件 兩 類(lèi) 擾 動(dòng) 對(duì) 軋 機(jī) 彈 跳 方 程 的 影 響 。（ 1） 軋 件 方 面 的 擾 動(dòng) 例 如 ： 如 果 軋 件 入 口 厚 度 H 增 大 ， 則 將 導(dǎo) 致 實(shí) 際 出 口 厚 度 h 增 大 。 由 于 H 增 大 將 導(dǎo) 致 軋 制 力 F 增 大 ， 由 彈 跳 方 程 檢 測(cè) （ 計(jì) 算 ） 的 出 口 厚 度 h將增 加 （ 和 M 均 保 持 不 變 ） ， 與 實(shí) 際 情 況 一 致 。 0S可 以 得 出 這 樣 的 結(jié) 論 ： 所 有 軋 件 方 面 的 擾 動(dòng) 所 造 成 的 h 變 化 均 可 通過(guò) 彈 跳 方 程 檢 測(cè) 出 來(lái) 。（ 2） 軋 機(jī) 方 面 的 擾 動(dòng) 例 如 ： 如 果 出 現(xiàn) 軋 輥 偏 心 （ 輥 徑 分 布 不均 ） ， 如 圖 2-15 所 示 。 在 軋 機(jī) 壓 下 不 動(dòng) 作 的 情 況 下 ， 當(dāng) 由 軋 輥橢 圓 造 成 的 小 輥 徑 接 觸 帶 材 時(shí) ， 實(shí) 際 出 口厚 度 將 變 大 ； 與 此 同 時(shí) ， 軋 制 力 將 變 小 ， 所 以 由 軋 機(jī) 彈 跳 方 程 檢 測(cè) （ 計(jì) 算 ）的 出 口 厚 度 將 變 小 ， 與 實(shí) 際 情 況 正 好 相 反 ， 可 見(jiàn) ， 在 這 種 情 況 下 是 不 能 用軋 機(jī) 彈 跳 方 程 來(lái) 檢 測(cè) 厚 度 的 。可 以 得 出 這 樣 的 結(jié) 論 ： 凡 軋 機(jī) 方 面 的 擾 動(dòng) 所 導(dǎo) 致 的 h 變 化 都 不 能 用圖 2-14 引起厚度波動(dòng)的原因遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 18彈 跳 方 程 來(lái) 檢 測(cè) ， 否 則 將 使 GM－ AGC 產(chǎn) 生 相 反 的 誤 調(diào) 節(jié) 。 因 此 ， 在GM-AGC 系 統(tǒng) 中 ， 必 須 對(duì) 軋 機(jī) 方 面 的 擾 動(dòng) 進(jìn) 行 補(bǔ) 償軋 機(jī) 方 面 的 擾 動(dòng) 包 括 軋 輥 熱 膨 脹 與 磨 損 、 支 持 輥 偏 心 及 支 持 輥 軸 承 油 膜厚 度 變 化 等 。 本 鋼 1676mm 冷 軋 機(jī) 所 采 用 的 具 體 補(bǔ) 償 方 法 將 在 第 三 章 中 進(jìn)行 分 析 。2.4 1676mm 冷 連 軋 機(jī) 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 組 成本 鋼 1676mm 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 主 要 包 括 兩 個(gè) 部 分 ， 一 個(gè) 就 是 軟 件 部分 也 就 是 所 說(shuō) 的 DIGIGAGE， 它 主 要 通 過(guò) 軟 件 來(lái) 對(duì) 硬 件 進(jìn) 行 操 作 ， 發(fā) 送 信號(hào) ， 來(lái) 控 制 整 個(gè) 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) ； 另 一 部 分 就 是 硬 件 部 分 ， 也 就 是 整 個(gè)液 壓 控 制 系 統(tǒng) ， 它 主 要 是 接 受 到 控 制 計(jì) 算 機(jī) 的 命 令 信 號(hào) ， 來(lái) 控 制 伺 服 閥 ，完 成 壓 下 的 功 能 。 如 圖 2.16 所 示 。在 DIGIGAGE 的 機(jī) 柜 中 ， 裝 有 基 于 多 總 線(xiàn) 的 24 個(gè) 插 槽 ， CPU 板 卡和 I/O 板 卡 都 安 裝 在 這 個(gè) 機(jī) 柜 中 ， 通 過(guò) 多 總 線(xiàn) 處 理 器 能 夠 訪(fǎng) 問(wèn) I/O 端 口和 共 享 內(nèi) 存 (雙 通 道 RAM)。在 DIGIGAGE 中 ， 4 個(gè) CPU 的 主 要 功 能 為 ： CPU1 主 要 完 成 兩 個(gè) 機(jī)架 之 間 的 通 訊 。 CPU2 主 要 完 成 一 個(gè) 機(jī) 架 除 偏 心 補(bǔ) 償 外 的 所 有 HGC 作用 和 彎 輥 作 用 。 CPU3： 主 要 完 成 另 一 個(gè) 機(jī) 架 除 偏 心 補(bǔ) 償 外 的 所 有 HGC作 用 和 彎 輥 作 用 。 CPU4： 主 要 完 成 兩 個(gè) 機(jī) 架 的 偏 心 補(bǔ) 償 。1 個(gè) ADAS/ICM150： 完 成 模 擬 量 輸 入 讀 取 。 連 接 到 接 口 模 塊 ， 在 全 差動(dòng) 模 式 下 能 夠 32 位 的 模 擬 量 輸 入 。1 個(gè) ADAS/ICM212： 完 成 脈 沖 輸 入 ， 連 接 到 STB212 接 口 模 塊 ， 能夠 進(jìn) 行 12 位 的 脈 沖 記 數(shù) 。4 個(gè) ADAS/ICM812： 完 成 模 擬 量 輸 出 。 能 夠 進(jìn) 行 32 位 模 擬 量 輸 出 。2 個(gè) iSBC519： 能 夠 完 成 數(shù) 字 輸 入 讀 取 。 連 接 到 接 口 模 塊 PB24 上 ，圖 2-16 1676mm 冷連軋機(jī) HGC 控制系統(tǒng)原理圖遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 19能 夠 進(jìn) 行 72 位 數(shù) 字 輸 入 和 24 位 數(shù) 字 輸 出 。遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 201 個(gè) JS/KLIO： 用 來(lái) 連 接 OPTOBUS 和 JS 設(shè) 備 。液 壓 輥 縫 控 制 的 主 要 功 能 有 二 個(gè) 方 面 ， 一 方 面 是 縱 向 液 壓 輥 縫 控 制 ,即只 控 制 帶 材 縱 向 厚 度 變 化 ； 另 一 方 面 是 板 形 控 制 ， 包 括 彎 輥 和 傾 輥 控 制 。本 文 所 研 究 的 對(duì) 象 是 第 一 方 面 ， 所 以 在 本 文 提 到 的 液 壓 輥 縫 控 制 未 考 慮 彎輥 和 傾 輥 的 作 用 。2.5 本 章 小 結(jié)本 章 主 要 介 紹 了 軋 制 過(guò) 程 的 基 本 理 論 及 與 1676mm冷 連 軋 機(jī) 液 壓 輥縫 控 制 系 統(tǒng) 相 關(guān) 的 測(cè) 厚 儀 式 AGC和 GM-AGC的 基 本 原 理 ， 為 第 四 章 對(duì) 液壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 建 立 數(shù) 學(xué) 模 型 打 下 了 理 論 基 礎(chǔ) 。 對(duì) 1676mm冷 連 軋 機(jī) 液壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 的 組 成 和 功 能 做 了 分 析 。遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文 213 軋 機(jī) 參 數(shù) 的 測(cè) 定 及 液 壓 輥 縫 控 制 的 補(bǔ) 償 算 法 研 究3.1 軋 機(jī) 縱 向 剛 度 系 數(shù) 的 測(cè) 定縱 向 剛 度 是 液 壓 輥 縫 控 制 系 統(tǒng) 的 一 個(gè) 基 本 參 數(shù) ， 因 此 對(duì) 軋 機(jī) 縱 向 剛 度 的測(cè) 定 有 著 重 要 的 意 義 。軋 機(jī) 的 縱 向 剛 度 的 測(cè) 量 有 兩 種 方 式 ， 一 種 是 將 應(yīng) 變 片 貼 在 軋 機(jī) 機(jī) 座 上 ，通 過(guò) 牌 坊 變 形 與 軋 制 力 的 變 化 確 定 軋 機(jī) 剛 度 ； 另 一 種 是 通 過(guò) 缸 位 移 隨 軋 制力 的 變 化 回 歸 出 軋 機(jī) 剛 度 。 前 一 種 方 法 適 用 于 早 期 的 電 動(dòng) 壓 下 軋 機(jī) ， 在 液壓 壓 下 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 后 ， 一 般 采 用 后 一 種 方 法 [11， 12]。 軋 機(jī) 縱 向 剛 度 的 測(cè) 定在 這 里 我 們 選 用 的 是 通 過(guò) 缸 位 移 隨 軋 制 力 的 變 化 回 歸 出 軋 機(jī) 剛 度 。測(cè) 量 的 過(guò) 程 如 下 ： 使 厚 控 系 統(tǒng) 內(nèi) 環(huán) 處 于 軋 制 力 閉 環(huán) 狀 態(tài) ， 斷 開(kāi) 厚 度 閉環(huán) 控 制 ， 預(yù) 壓 靠 后 ， 由 下 位 機(jī) 輸 出 軋 制 力 給 定 值 ， 并 由 小 到 大 （ 正 程 ） ，再 由 大 到 小 （ 回 程 ） 分 級(jí) 給 出 ， 待 壓 力 閉 環(huán) 穩(wěn) 定 后 ， 由 手 動(dòng) 控 制 計(jì) 算 機(jī) 采樣 缸 位 移 值 ， 如 此 進(jìn) 行 多 次 測(cè) 量 ， 取 平 均 值 。 由 表 3-1可 以 看 出 ， 正 程和 回 程 測(cè) 量 結(jié) 果 并 不 重 合 ， 為 減 少 測(cè) 量 中 的 誤 差 ， 取 正 程 和 回 程 的 平 均 值做 線(xiàn) 性 回 歸 。用 rstool函 數(shù) 進(jìn) 行 交 互 式 擬 合 及 響 應(yīng) 面 可 視 化 ， 圖 3-1顯 示 的 是 95%置 信 區(qū) 間 的 交 互 預(yù) 測(cè) 圖 。 其 中 紅 色 曲 線(xiàn) 表 示 置 信 區(qū)