专利名称：冷轧带钢分段式保成本板形控制方法
技术领域：
本发明涉及冷轧带钢领域，尤其涉及一种考虑执行器饱和约束特性的冷轧带钢分段式保成本板形控制方法。
背景技术：
近年来，随着冷轧带钢产品使用范围的不断扩大，用户对带钢板形质量的要求也越来越高，因而冷轧带钢板形控制技术已经成为一个被现代钢铁企业和大型研究机构所格外重视的重点研究课题。板形控制的原理是通过设计板形控制算法来计算各板形控制执行器的调节量，使各个板形调控手段相互配合，以最大程度的消除板形目标值与实际测量值之间的偏差。板形控制算法是冷轧带钢板形控制系统的核心内容，它的优劣性直接决定了板形控制效果的好坏。目前广泛采用的板形多变量优化控制算法以消除板形目标值与实际测量值之间的偏差为唯一评价标准，设计了一个简单的关于板形目标值与实际测量值之间偏差的二次平方和型的指标评价函数，然后求取使得该指标评价函数取得最小值时的执行器调节量。然而，实际冷轧板形控制执行器是一种具有饱和约束特性的物理系统，它并不能无限度的完成板形控制算法给出的控制任务。以消除板形目标值与实际测量值之间的偏差为唯一评价标准的板形多变量优化控制算法并未考虑这些因素，其计算出的执行器调节量常常会超过执行器本身的能力，因此不能得到理想的板形控制效果。此外，沿带钢宽度方向上各测量段对板形控制的敏感度也是不同的通常情况下带钢中间部分板形较易控制，而带钢两端部分较易出现板形缺陷。针对这个现象，在设计板形控制算法时需要有主有次，所设计的板形评价函数需要体现对敏感区域的重视，以最大程度的消除板形缺陷。遗憾的是，在传统的板形控制算法中并未体现出这一控制思想。冷轧板形控制技术一直为国外公司所垄断而导致进口冷轧板形控制系统价格昂贵，即使高价进口后由于不掌握核心技术在产品变规格后不能保证系统良好运行，因此进行冷轧板形控制核心技术的国产化研发势在必行。如果在板形控制算法设计中合理考虑执行器的饱和约束特性，并且通过改变权值的方法加强板形控制算法对敏感区域的重视程度，就可以计算出满足执行器饱和约束特性条件下的最优化的执行器调节量。所计算出的执行器调节量不会出现瞬时聚变或者剧烈抖动现象，既满足了执行器饱和约束特性条件又有利于板形控制执行机构的使用寿命的延长。在整个控制过程中设计者可以协调好提高板形质量和降低控制成本之间的关系，在改善冷轧带钢板形质量的同时也优化了轧制过程控制成本，实现以较低控制成本生产高质量冷轧带钢产品的理想目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冷轧带钢分段式保成本板形控制方法， 该方法考虑执行器饱和约束特性来提高板形质量和降低控制成本之间的关系，在改善冷轧带钢板形质量的同时也优化轧制过程控制成本，从而实现较低控制成本生产高质量冷轧带钢产品的目标。本发明解决其技术问题采用以下的技术方案本发明是这样实现的通过分段式多变量优化控制指标函数考虑六辊冷轧机执行器的饱和特性，所述执行器包括倾辊装置、工作辊弯辊装置和中间辊弯辊装置等多种板形调控装置，它们的饱和特性分别为倾辊和弯辊装置在一个控制周期内的最大正负冲程、倾辊和弯辊装置的极限物理位置；通过对所述指标函数依据分段情况求偏导，计算出使指标函数取得最小值的控制调节量；依据六辊轧机所有执行器的饱和物理特性对首次计算得到的控制调节量进行检验和校正；对未达到饱和状态的执行器调节量进行第二次优化计算， 以发挥轧机最大调控能力来消除板形偏差，获得高质量的冷轧带钢产品。本发明提供的考虑执行器饱和约束特性的冷轧带钢分段式保成本板形控制方法， 具体是采用包括以下步骤的方法1.设定在控制算法中使用的分段式多变量优化控制指标函数根据所轧制带钢宽度选定沿宽度方向上共计η个板形测量点在每一个控制周期内计算各板形控制调节器调节量时采用如下分段式多变量优化控制指标函数，其数学计算公式为
权利要求
1.一种冷轧带钢分段式保成本板形控制方法，其特征是一种考虑六辊冷轧机执行器饱和约束特性的分段式保成本板形控制方法，该方法是通过分段式多变量优化控制指标函数考虑六辊冷轧机执行器的饱和特性，所述执行器包括倾辊装置、工作辊弯辊装置和中间辊弯辊装置等多种板形调控装置，它们的饱和特性分别为倾辊和弯辊装置在一个控制周期内的最大正负冲程、倾辊和弯辊装置的极限物理位置；通过对所述指标函数依据分段情况求偏导，计算出使指标函数取得最小值的控制调节量；依据六辊轧机所有执行器的饱和物理特性对首次计算得到的控制调节量进行检验和校正；对未达到饱和状态的执行器调节量进行第二次优化计算，以发挥轧机最大调控能力来消除板形偏差，获得高质量的冷轧带钢产品ο
2.根据权利要求1所述的冷轧带钢分段式保成本板形控制方法，其特征是该方法的步骤包括(1)设定在控制算法中使用的分段式多变量优化控制指标函数 根据所轧制带钢宽度选定沿宽度方向上共计η个板形测量点
3.根据权利要求2所述的冷轧带钢分段式保成本板形控制方法，其特征是根据所轧制带钢的宽度来选定板形测量点个数n，其选取规则为a)若带钢宽度B小于900mm，选定η= 18 ；b)若带钢宽度大于等于900mm且小于1400mm，选定η= 20 ；c)若带钢宽度大于等于1400mm，选定η= 22。
4.根据权利要求2所述的冷轧带钢分段式保成本板形控制方法，其特征是根据带钢横向部位对板形的敏感程度来选定各个板形测量点处的权重因子，其选取规则为靠近带钢横向两侧部分的板形测量点处的权重因子取值较大，中间部分的板形测量点处的权重因子取值较小。
5.根据权利要求2所述的冷轧带钢分段式保成本板形控制方法，其特征是对板形控制执行器实际位置进行分段划分时的m组分段点的选定规则为=Zbi取值为第i种板形调控装置物理上极限位置的0. 85 0. 95倍，Zmi为第i种板形调控装置物理下极限位置的0. 85 0.95 倍，且有 i = 1，2，A，m。
6.根据权利要求2所述的冷轧带钢分段式保成本板形控制方法，其特征是对板形控制执行器控制裕量评价函数的m组参考基准值的选定规则为=Sbi取值为第i种板形调控装置物理上极限位置的0. 80 0. 85倍，Smi为第i种板形调控装置物理下极限位置的0. 80 0.85 倍，且有 i = 1，2，A，m。
7.根据权利要求2所述的冷轧带钢分段式保成本板形控制方法，其特征是板形控制执行器在一个控制周期内的m组最大调整幅度的选定规则为Oi取值为第i种板形调节器装置在一个控制周期内能够动作的最大冲程量，且有i = 1，2，A，m。
全文摘要
本发明涉及冷轧带钢分段式保成本板形控制方法，具体是通过分段式多变量优化控制指标函数考虑六辊冷轧机执行器的饱和特性，所述执行器包括倾辊装置、工作辊弯辊装置和中间辊弯辊装置等多种板形调控装置，它们的饱和特性分别为倾辊和弯辊装置在一个控制周期内的最大正负冲程、倾辊和弯辊装置的极限物理位置；通过对所述指标函数依据分段情况求偏导，计算出使指标函数取得最小值的控制调节量；依据六辊轧机所有执行器的饱和物理特性对首次计算得到的控制调节量进行检验和校正；对未达到饱和状态的执行器调节量进行第二次优化计算，以发挥轧机最大调控能力来消除板形偏差，获得高质量的冷轧带钢产品。同时本发明优化了轧制过程控制成本。
文档编号B21B37/28GK102366759SQ20111026919
公开日2012年3月7日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者解相朋, 赵菁 申请人:中冶南方工程技术有限公司