用于调节轧机中的平度控制的方法及控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开大体上涉及控制在乳机中乳制带，并且具体涉及用于调节用于乳制带的平 度控制的方法，以及用于执行该方法的控制系统及计算机程序。
【背景技术】
[0002] 带如钢带或由其它金属制成的带可经受厚度减小过程，例如，通过在乳机中冷乳 或热乳。工件即带从开卷机展开，在乳机中处理，并且卷绕到卷取机上。
[0003] 乳机包括辊，其中当带穿过乳机时，一组辊布置在带上方，而另一组辊布置在带下 方。乳机布置成接收形成辊隙的两个工作辊之间的带。其余的辊向工作辊提供附加的控制 和压力，从而控制辊隙轮廓，并且因此在带移动穿过辊隙时控制带的平度。
[0004] 例如，多辊乳机包括堆叠为工作辊上方和下方的层的多个辊。支撑辊（即，布置在 辊隙上方的辊中的最上方辊和布置在辊隙下方的辊中的最下方辊)可分段。各个辊节段可 借助于冠上促动器来移入和移出乳机。分段的辊的移动朝用于形成移动穿过辊隙的带的工 作辊穿透穿过一群辊。多辊乳机的其余的辊还可借助于它们相应的促动器促动。例如，弯曲 促动器可提供弯曲效果至它们所分配的辊，并且从而改变辊隙的轮廓。侧向转移辊可具有 非圆柱形状，其借助于经由侧向转移促动器的侧向转移辊的轴向位移来改变辊隙轮廓。
[0005] 横跨带的宽度的一致平度典型地是期望的，因为不一致的平度例如可导致带的制 品具有低于具有基本上一致平度曲线的带的质量。具有不一致平度的带例如可变为屈曲或 部分波状的。不一致平度还可引起带由于局部增大的张力而破坏。因此，带的平度曲线例如 通过在带卷绕到卷取机上之前测量由带施加于测量辊的力来测量，其中测量的平度数据提 供至控制系统，该控制系统控制乳机的促动器用于控制乳机的辊隙，使得可获得带的一致 平度。为了控制促动器，乳机大体上借助于用于乳机的促动器中的各个的平度响应功能来 建模。例如，这些可采集为矩阵中的列，该矩阵有时称为乳机矩阵G m。
[0006] 在具有多个促动器的乳机，如，多辊乳机中，乳机可具有平度响应之间的线性相关 性。这意味着可存在促动器位置组合，其并不影响带的平度，因为由促动器提供的组合的平 度响应消除了由各个独立促动器提供的平度影响。对于其中上述情形可出现的带，对应的 乳机矩阵被说成奇异的。在数学用语中，奇异乳机矩阵不具有满秩，即，乳机矩阵零空间具 有大于零的大小。
[0007] 经典的控制途径涉及每个促动器一个控制回路，其中平度误差向量投射为每个控 制回路一个值。对于具有奇异乳机矩阵的乳机，这导致了促动器的如下移动：在一些情况 下，带的平度将不被影响，因为误差投射允许所有可能的促动器位置组合。这对应于乳机矩 阵的零空间中的促动器移动。重复的干扰将引起促动器沿不直接地影响平度的方向偏移。 还存在这些促动器移动变得过大的风险。不需要的行为的这两种情况可引起促动器饱和， 而且引起不必要的促动器负载和磨损。
[0008] 为了解决该问题，乳机矩阵Gm可以以其奇异值分解Gm=U Σ VT的形式表示。形成从奇 异值分解获得的Σ的对角线的Gm的奇异值提供了由如由正交矩阵V的列向量限定的促动器 位置组合中的各个提供给如由正交矩阵U的列限定的平度形状的平度响应的大小的信息。 此外，奇异值分解提供了关于促动器位置的信息，其并未直接地影响辊隙的平度曲线，即， 零空间。
[0009]通过使用影响平度的方向上的平度响应来使平度误差参数化，并且通过映射使用 影响平度的仅那些方向的控制器输出，可阻挡不影响平度的方向上的促动器的移动。因此， 将避免不影响辊隙的平度曲线的促动器位置组合。通过使用奇异值分解来避免不影响带的 平度的促动器位置的组合，并非所有控制自由度都将可用于在将不允许促动器位置的一些 组合的意义上的控制。因此，控制性能可受损。此外，还可难以令人满意地调节单独的控制 回路，因为各个控制回路涉及若干促动器，并且因此具有更复杂的动态。EP2505276通过基 于提供阈值以下的平度影响的促动器位置的测得平度误差和权重来确定调整的平度误差 而解决这些问题。因此，在一些情形中，可允许对应于模型的零空间中的向量的促动器位置 组合。因此，可使用所有可能的促动器位置组合，即，实施该方法的控制系统的所有自由度。 [0010]尽管基于奇异值分解的平度控制证明是高效的，但重要的是正确地调节过程，以 便获得成功的平度控制。
【发明内容】
[0011] 本公开的大体目的在于改进当在乳机中乳制带时的平度控制。具体而言，将合乎 需要的是提供用于调节平度控制的方法及控制系统。
[0012] 因此，根据本公开的第一方面，提供了一种用于调节用于在乳机中乳制带的平度 控制的方法，乳机包括能够借助于多个促动器控制的辊，该乳机借助于乳机矩阵建模，其中 该方法包括： a) 获得用于各个促动器的等同移动范围， b) 通过基于等同移动范围缩放乳机矩阵来确定缩放乳机矩阵，以及 c) 获得缩放乳机矩阵的奇异值分解用于借助于促动器提供带的平度控制。
[0013] 促动器大体上意思是一组促动器，其控制一个辊或分段的辊的辊节段，如，支撑 辊。
[0014] 缩放基于用户可调的参数，即，等同移动范围，其为负责调节的试机工程师将感觉 到舒适的促动器移动的大小。该移动大小还可对平度有影响，大小上与其它促动器的移动 大小粗略相当。在一些意义上的各个促动器的等同移动范围特征为促动器的多大移动认为 是等同的，大体上不在它们提供相同平度影响的意义上，而是在它们由乳机相等地接受的 意义上。等同移动范围粗略指示不同促动器预计以它们的正常控制动作覆盖的范围，并且 它们因此还可看作是优选的控制范围。
[0015] 缩放的乳机矩阵的奇异值分解给出了与最初乳机矩阵不同的奇异值，并且具体是 独立的奇异值之间的不同比。这影响了非奇异的部分的条件数，即，与高于预定阈值的奇异 值相关联的那些方向，并且影响了良好执行控制的可能性。当缩放改变并且因此奇异值分 解也改变时，不但影响奇异值，而且影响分别由分解G=U Σ VT*的矩阵U和V的列形成的两组 基础向量。这意味着促动器移动的不同组合将例如用于第一方向，并且对应的平度误差还 将不同。使用各个促动器影响多大实际上是在等同移动范围用作调节参数时的调节的目 的。
[0016] 因此，借助于本公开，通过合理地选定乳机矩阵的缩放，可获得用于使用奇异值分 解的平度控制的良好基础。此外，调节程序容易由用户掌握，并且提供了试机以及保养场合 下的快速且有效的调节。
[0017] 连同乳机矩阵的奇异值分解的促动器缩放实际上适用于具有模型预测控制的控 制解决方案，以及适用于其中将平度误差分配给每个促动器一个控制器基于优化条件的控 制解决方案。
[0018] 根据一个实施例，每个等同移动范围为向量的元素。
[0019] -个实施例包括基于等同移动范围确定缩放因数，其中步骤b)包括以缩放因数来 缩放乳机矩阵。
[0020] 根据一个实施例，缩放因数为对角矩阵，其中其对角线由具有作为其对角元素的 等同移动范围的对角矩阵形成。
[0021] 根据一个实施例，在步骤a)中，用于各个促动器的等同移动范围经由各个等同移 动范围的用户输入来获得。
[0022] -个实施例包括d)确定缩放乳机矩阵的最大奇异值和大于预定平度影响阈值的 奇异值之比，以及重复步骤a)到d)直到获得最小的比。非奇异部分的条件数可因此最小化， 由此可获得更稳健的控制。例如，如果目标在于控制η个不同的方向井，则奇异值的比 Ctt/你应当不太大。
[0023] 根据一个实施例，最大奇异值为分子，并且大于预定平度影响阈值的奇异值为比 的分母。
[0024] 根据第二方面，提供了一种包括计算机可执行组元的计算机程序，其在加载到控 制系统的处理系统上时执行第一方面的步骤。例如，计算机程序可储存在存储器或其它计 算机可读器件中作为软件。
[0025] 根据本公开的第三方面，提供了一种用于提供用于在乳机中乳制带的平度控制的 控制系统，该乳机包括能够借助于多个促动器控制的辊，该控制系统使用乳机矩阵来对乳 机建模，其中控制系统包括:处理系统，其布置成:获得用于各个促动器的等同移动范围；通 过基于等同移动范围缩放乳机矩阵来确定缩放乳机矩阵；以及获得缩放乳机矩阵的奇异值 分解用于借助于促动器提供带的平度控制。
[0026]根据一个实施例，每个等同移动范围为向量的元素。
[0027]根据一个实施例，处理系统布置成基于等同移动范围确定缩放因数，并且以缩放 因数来缩放乳机矩阵。
[0028]根据一个实施例，缩放因数为具有作为其对角元素的等同移动范围的对角矩阵。
[0029] 根据一个实施例，处理系统布置成从用户输入获得各个等同移动范围。
[0030] 根据一个实施例，处理系统布置成确定缩放乳机矩阵的最大奇异值和大于预定平 度影响阈值的奇异值之比，其中处理系统布置成重复:获得用于各个促动器的等同移动范 围，通过基于等同移动范围缩放乳机矩阵来确定缩放乳机矩阵，获得缩放乳机矩