专利名称：基于最优化算法的冷轧板形控制方法
技术领域：
本发明涉及冷轧带钢生产领域，特别是涉及一种基于最优化算法的冷轧板形控制方法。
背景技术：
板形精度是带钢的一项主要质量指标和决定其市场竞争力的重要因素。随着汽车、轻工、家电和电气制造等工业用户对板形质量要求的不断提高，板形控制技术已成为轧钢领域最核心最复杂的技术之一，是继板厚控制之后世界各国开发研究的又一热点问题。国内主要冷轧带钢生产厂均在冷轧生产线上使用板形控制技术与控制系统，而这些板形控制系统基本依赖进口。目前世界上只有德国西马克、瑞典ABB等极少数著名跨国公司可以提供全套工业生产所需的冷轧板形控制技术与控制系统，昂贵的价格严重限制了冷轧板形控制技术与控制系统在中国的应用。所以板形控制系统也成为国内钢铁行业研发突破的重要目标之一。板形是指板材的翘曲程度，其实质是指带钢内部残余应力的分布。在冷轧生产中， 板形的含义是指带钢的平直度，也就是带钢沿宽度方向上的张应力差。实际上，板形的含义还包括带钢的横向厚差，一般提到的板形代表的只是板形的平直度，而不考虑横向厚差。常用的板形表示方法有“相对长度差表示法”、“张应力差表示法”、“带钢断面形状表达法”、 “波形表示法”等。目前，常用的板形控制轧机为中间辊可水平移动的六辊轧机，该类轧机板形闭环控制系统的主要功能为首先通过板形测量辊测出当前状态下的实际板形，然后将实际板形与目标板形相比较得到板形偏差信号，再将相关偏差信号通过一定的控制策略计算出压下控制、弯辊机构以及冷却液调节机构的控制量，达到闭环控制板形的目的。作为板形闭环控制系统的反馈检测单元，目前在板形控制领域广泛采用板形辊通过测量带钢宽度方向上的张力变化来反映带钢的板形。虽然各种板形辊的测量原理和传感器的安装方式各有不同，但都是以沿带钢宽度方向上各区域的测量数据来反映带钢截面上的板形。板形控制实际上是对辊缝形状的控制，也就是对辊形的控制。轧制时只有随时调整和正确控制辊形，才能有效地补偿辊形的变化，获得板形良好的高精度产品。如
图1所示，目前主要的板形闭环控制手段有倾斜控制、中间辊弯辊、工作辊弯辊、中间辊横移、冷却液喷射控制五种调节手段，在中间辊可水平移动的六辊轧机中，实际板形和目标板形的偏差主要通过倾斜、中间辊弯辊、工作辊弯辊来修正，剩下的残余误差通过冷却液喷射控制来进一步修正。具体如下(1)支持辊倾斜压下控制通过控制压下的单侧摆动，实际上是调节带钢单边的压下量来消除带钢的单边浪。(2)工作辊和中间辊的弯辊控制通过调节工作辊和中间辊的挠度，可消除带钢中间浪和两边浪缺陷。
(3)中间辊横移中间辊横移是六辊轧机板形控制的突出优点，如图2所示，基本原理是通过中间辊横移来减小工作辊与支撑辊间的间接接触长度使之与带钢的长度基本相等，以消除辊间的有害接触部分，从而可以扩大辊形调整的范围，增加弯辊装置的效能， 达到带钢板形控制稳定性好，显著提高带钢平直度的目的。
(4)冷却液喷射控制板形测量辊所测得的板形偏差减去弯辊、倾斜压下等所能消除的偏差后，得到板形剩余偏差，由冷却液喷射来消除。计算机按程序设定的采样周期来取用剩余偏差，并确定与之对应的冷却液流量。
传统的基于最优化算法的冷轧板形控制算法需要求解方程组，它适用于L2级过程计算机的预设定计算，但对于Ll级CPU板形控制程序的实时计算并不适用。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以在Ll级基础自动化CPU内应用的基于最优化算法的冷轧板形控制方法，以便克服现有技术存在的缺陷。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案
本发明提供的基于最优化算法的冷轧板形控制方法，具体是在Ll级基础自动化 CPU内，将各板形调节机构进行排序，包括按支撑辊倾斜机构、中间辊弯辊机构、工作辊弯辊机构和中间辊横移机构排序，为每个板形调节机构调用一次由评价函数F导出的公式(2) 及公式C3)来计算出每个板形调节机构的动作调节值\，全部计算完成后，CPU把所有的动作调节值\同时下发给各板形调节机构进行板形控制，以消除各板形调节机构的板形偏差 er[i]；
所述评价函数F的公式为
权利要求
1. 一种基于最优化算法的冷轧板形控制方法，其特征是在Ll级基础自动化CPU内，将各板形调节机构进行排序，包括按支撑辊倾斜机构、中间辊弯辊机构、工作辊弯辊机构和中间辊横移机构排序，为每个板形调节机构调用一次由评价函数F导出的公式(2)及公式(3) 来计算出每个板形调节机构的动作调节值\，全部计算完成后，CPU把所有的动作调节值Vj 同时下发给各板形调节机构进行板形控制，以消除各板形调节机构的板形偏差er[i]； 所述评价函数F的公式为
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是通过设定轧机板形目标曲线的1次方分量、2 次方分量的系数，使轧后板形充分满足成品板形要求或冷轧后续工序，包括冷轧后热镀锌、 退火机组等工序对来料板形的要求，该曲线把与有效的平直度检测和控制区域对应的带钢宽度分为中部和边部两部分，并使用下述公式的两段平滑等式分别表示在这两部分上的板形设定值，该曲线由贯穿带宽范围W的1次方分量B、2次方分量Cl以及在带宽边部区域附加的2次方分量C2构成，该曲线在充分满足冷轧带钢工艺设定需求的同时，具备与板形调节机构的机械动作特性协调一致，即公式中的B与支撑辊倾斜幅值相对应，Cl与中间辊弯辊幅值相对应，C2与工作辊弯辊幅值相对应
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是采用以下两种方法设定轧机板形目标曲线(1)操作人员在Ll级基础自动化系统操作画面上设定B、Cl、C2作为目标板形；(2)在L2级过程自动化系统计算机上设定B、C1、C2，传送给Ll级基础自动化系统作为目标板形。
全文摘要
本发明涉及一种基于最优化算法的冷轧板形控制方法，其特征是在L1级基础自动化CPU内，将各板形调节机构进行排序，包括按支撑辊倾斜机构、中间辊弯辊机构、工作辊弯辊机构和中间辊横移机构排序，为每个板形调节机构调用一次由评价函数F导出的公式(2)及公式(3)来计算出每个板形调节机构的动作调节值，全部计算完成后，CPU把所有的动作调节值同时下发给各板形调节机构进行板形控制，以消除各板形调节机构的板形偏差。本发明能够解决目前冷轧板形控制系统存在的关键问题，可以在L1级基础自动化CPU的板形控制程序内直接应用，从而充分发挥其在提高板形控制机构动作调节量计算精度方面的优势。
文档编号B21B37/28GK102489525SQ20111045146
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者卢家斌, 叶刚桥, 李传涛, 李四川, 李海东, 王胜勇, 黄杏往 申请人:中冶南方(武汉)自动化有限公司