专利名称：一种冷轧带钢板形前馈控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及冷轧带钢技术领域，具体地，是一种冷轧带钢板形前馈控制系统。
背景技术：
随着国内外装备制造业的迅猛发展，下游用户对冷轧带钢产品的板形质量要求也日益增高，特别是对于高档汽车和高端IT产品制造等行业。于是，冷轧带钢板形质量业已成为考核带钢产品的主要技术指标之一。从控制技术角度来讲，冷轧带钢板形控制技术是一项融合工艺、设备、液压、控制和计算机等若干学科知识、控制系统参数间互相耦合的高度复杂技术。国内外各大钢铁联合企业和研究机构投入了大量的人力、物力和财力来研发提高板形控制精度的方法和技术，以期增强钢铁企业的核心技术和市场竞争力。冷轧生产过程中，轧制力会受到带钢的变形抗力、来料厚度、摩擦因数以及前后张力分布等诸多因素的影响而发生变化。与此同时，冷轧带钢自动厚度控制(AGC)系统为了克服轧辊热膨胀、轧辊磨损等无法精确预知因素所产生的不利影响，需要不断的调整辊缝分布，从而导致了轧制力在较大范围内发生变化。轧制力的变化会影响到工作辊的弹性变形，从而影响到所轧带钢的板形。极端情况下，如果轧制力变化过大，还会导致带钢边部张力剧增而发生断带事故。为了消除轧制力变化对带钢板形产生的不利影响，最有效的方法就是依据轧制力变化来对轧机弯辊装置(包括工作辊、中间辊两种轧机弯辊装置)做相应的补偿性调整，以此抵消轧制力变化带来的板形影响，这种控制系统通常被称为板形前馈控制系统。迄今为止，国内外冷轧带钢板形控制技术的研究者们对板形前馈控制技术和系统进行了较为深入的研究。研究者们建立了工作辊与中间辊弯辊相结合的板形前馈控制模型，在这个核心控制模型中，轧制力沿带钢宽度方向上的分布和轧辊弯辊对有载辊缝轧制力分布的调控系数是两个极为关键的控制参数。通常情况下，设计者会通过诸如辊系弹性变形模型等理论计算方法来计算多组工况下的上述控制参数，然后将计算好的控制参数依据中间辊横移位置和带钢宽度的不同以表格形式存储在板形控制系统。上述板形前馈控制系统可以在一定程度上克服轧制力对板形的不利影响，提高板形控制质量；但是如果要进一步提高板形控制精度，它也存在以下两个缺陷1)冷轧带钢轧制是一种受多种因素影响的复杂系统，因此仅凭理论计算方法很难得到精度很高的轧制力沿带钢宽度方向上的分布和轧辊弯辊对有载辊缝轧制力分布的调控系数。2)板形在线控制系统包括前馈控制和闭环反馈控制两个子系统，因而出口板形是这两个子系统共同作用的结果，也就是说，前馈控制和闭环反馈控制需要相互配合。现在轧机板形闭环反馈控制部分已经比较成熟，其轧机板形调控装置对板形的调控系数在线自学习算法研究也取得很大进展。但是现有板形前馈控制系统相对孤立的去研究对轧制力进行前馈控制的问题，其使用的控制参数与闭环反馈控制系统所使用的控制参数不能很好的统一，无法将在闭环反馈控制系统中所获得的高精度控制参数(例如高精度的轧机板形调控装置对板形的调控系数)应用到板形前馈控制系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种冷轧带钢板形前馈控制系统，能够实现以最优工作辊和中间辊弯辊调节量来对在冷轧带钢轧制过程中，由于轧制力频繁波动造成的板形质量变坏问题的有效控制。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种冷轧带钢板形前馈控制系统，包括轧制力变化量计算模块，用于周期性接收轧机轧制力F，使用当前控制周期的轧制力减去上一控制周期的轧制力而获得当前相邻控制周期间的轧制力变化量AF ;控制参数修正模块，用于周期性接收上二个控制周期的轧制力F、上一个控制周期与本控制周期的板形O、上一个控制周期内板形调控机构的调节量U、本次自学习修正前的单位轧制力变化量所引起板形变化量Af'，并利用F、O、U和Af'对控制参数进行自学习修正，得到本次自学习修正后的单位轧制力变化量所引起板形变化量Af ;调节量计算模块，分别与所述轧制力变化量计算模块及控制参数修正模块相连， 用于根据当前相邻控制周期间的轧制力变化量AF、自学习修正后的单位轧制力变化量所引起板形变化量Af、轧机板形调控装置的板形调控系数E计算出轧机工作辊最优弯辊调节量Uw和中间棍最优弯棍调节量U1 ;弯辊前馈控制执行模块，与所述调节量计算模块，用于根据所述轧机工作辊最优弯辊调节量Uw和中间辊最优弯辊调节量U1对工作辊、中间辊两种弯辊装置进行调整。进一步地,还包括前馈控制模式判别模块，与所述轧制力变化量计算模块和控制参数修正模块连接，用于判断所述轧制力变化量计算模块计算出的当前轧制力变化量AF是否超过预先设定的限值，若超过，向所述控制参数修正模块发送执行指令；所述控制参数修正模块接收到所述执行指令后，对控制参数进行自学习修正，否则不进行自学习修正。进一步地,还包括数据采集模块，与所述轧制力变化量计算模块、控制参数修正模块和调节量计算模块，用于周期性接收冷轧带钢轧制过程中产生的过程数据，并发送给所述轧制力变化量计算模块、控制参数修正模块和调节量计算模块。进一步地，还包括存储模块，分别与所述轧制力变化量计算模块、控制参数修正模块、调节量计算模块和数据采集模块连接，用于存储数据和参数。本发明的冷轧带钢板形前馈控制系统，能够实现以最优工作辊和中间辊弯辊调节量来对在冷轧带钢轧制过程中，由于轧制力频繁波动造成的板形质量变坏问题的有效控制。本发明的冷轧带钢板形前馈控制系统，能够实现以最优工作辊和中间辊弯辊调节量来对在冷轧带钢轧制过程中，由于轧制力频繁波动造成的板形质量变坏问题的有效控制。
图I为本发明的冷轧带钢板形前馈控制系统一实施例的结构框图。
图2为本发明实施例的控制工艺流程图。图3为本发明实施例的单位轧制力变化量所引起板形变化量先验初始曲线图。图4为无板形前馈控制系统时冷轧带钢出口板形分布图。图5为使用本发明板形前馈控制系统(不包括自学习环节)时冷轧带钢出口板形分布图。图6为使用本发明板形前馈控制系统(包括自学习环节)时冷轧带钢出口板形分布图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。本发明提出了一种先进的板形前馈控制系统。该板形前馈控制系统提出了一种新的板形前馈控制模型，首先利用轧制力变化引起带钢宽度方向上板形分布来代替轧制力沿带钢宽度方向上的分布，使得设计者可以利用高精度的轧机板形调控装置对板形的调控系数来代替轧辊弯辊对有载辊缝轧制力分布的调控系数，实现了板形前馈控制系统与闭环反馈控制系统之间的无缝衔接；其次，对由于轧制力变化引起的带钢宽度方向上板形分布进行在线自学习，利用实际生产数据对相关控制参数进行修正，获取高精度的轧制力变化而引起的带钢宽度方向上板形分布。以上方法有效的克服了常规板形前馈控制系统的技术缺陷，为高精度的冷轧带钢板形控制提供了有力保证。如图I所示，本发明的一种冷轧带钢板形前馈控制系统，包括数据采集模块，用于周期性接收冷轧带钢轧制过程中产生的过程数据，包括安装在轧制出口处的接触式板形仪所发出的板形信号O，由轧制力传感器所发出的轧机轧制力信号F，每一个控制周期内板形调控机构的调节量U ；轧制力变化量计算模块；用于周期性接收轧机轧制力信号F，使用当前控制周期的轧制力信号减去上一控制周期的轧制力信号而获得当前相邻控制周期间的轧制力变化量A F，单位为KN;前馈控制模式判别模块，用于判断当前轧制力变化量AF是否超限，若超限则令标识信号S = 1，若不超限则令标识信号S = 0，意味着不需要进行本控制周期的板形前馈控制；存储模块，用于周期性接收板形信号0、轧机轧制力信号F和板形调控机构的调节量U，并且以过程数据采集的时间先后顺序存储在板形计算机数据库中，同时，轧机板形调控装置的板形调控系数E、自学习修正前的单位轧制力变化量所引起板形变化量Af' 均存储于该模块；控制参数修正模块，用于周期性接收标识信号S、上二个控制周期的轧制力信号 F、上一个控制周期与本控制周期的板形信号O、上一个控制周期内板形调控机构的调节量 U、本次自学习修正前的单位轧制力变化量所引起板形变化量Af'，如果S = I则利用本模块接收的过程数据对关键控制参数(单位轧制力变化量所引起板形变化量)进行自学习修正，得到本次自学习修正后的单位轧制力变化量所引起板形变化量Af，并将Af 发送至所述冷轧带钢轧制过程数据存储模块，用来更新该模块中Af'的值，其中，上述关键控制参数Af的自学习律为
权利要求
1.一种冷轧带钢板形前馈控制系统，其特征在于，包括轧制力变化量计算模块，用于周期性接收轧机轧制力F，使用当前控制周期的轧制力减去上一控制周期的轧制力而获得当前相邻控制周期间的轧制力变化量AF ;控制参数修正模块，用于周期性接收上二个控制周期的轧制力F、上一个控制周期与本控制周期的板形σ、上一个控制周期内板形调控机构的调节量U、本次自学习修正前的单位轧制力变化量所引起板形变化量Af'，并利用F、σ、U和Af'对控制参数进行自学习修正，得到本次自学习修正后的单位轧制力变化量所引起板形变化量Af ;调节量计算模块，分别与所述轧制力变化量计算模块及控制参数修正模块相连，用于根据当前相邻控制周期间的轧制力变化量AF、自学习修正后的单位轧制力变化量所引起板形变化量△ f、轧机板形调控装置的板形调控系数E计算出轧机工作辊最优弯辊调节量 Uff和中间辊最优弯辊调节量U1 ;弯辊前馈控制执行模块，与所述调节量计算模块，用于根据所述轧机工作辊最优弯辊调节量Uw和中间辊最优弯辊调节量U1对工作辊、中间辊两种弯辊装置进行调整。
2.根据权利要求I所述的冷轧带钢板形前馈控制系统，其特征在于，还包括前馈控制模式判别模块，与所述轧制力变化量计算模块和控制参数修正模块连接，用于判断所述轧制力变化量计算模块计算出的当前轧制力变化量AF是否超过预先设定的限值，若超过，向所述控制参数修正模块发送执行指令；所述控制参数修正模块接收到所述执行指令后，对控制参数进行自学习修正，否则不进行自学习修正。
3.根据权利要求2所述的冷轧带钢板形前馈控制系统，其特征在于，还包括数据采集模块，与所述轧制力变化量计算模块、控制参数修正模块和调节量计算模块，用于周期性接收冷轧带钢轧制过程中产生的过程数据，并发送给所述轧制力变化量计算模块、控制参数修正模块和调节量计算模块。
4.根据权利要求3所述的冷轧带钢板形前馈控制系统，其特征在于，还包括存储模块，分别与所述轧制力变化量计算模块、控制参数修正模块、调节量计算模块和数据采集模块连接，用于存储数据和参数。
全文摘要
本发明公开了一种冷轧带钢板形前馈控制系统，包括轧制力变化量计算模块，用于计算出当前相邻控制周期间的轧制力变化量；控制参数修正模块，用于对控制参数进行自学习修正，得到本次自学习修正后的单位轧制力变化量所引起板形变化量；调节量计算模块，用于计算出轧机工作辊最优弯辊调节量和中间辊最优弯辊调节量；弯辊前馈控制执行模块，与所述调节量计算模块，用于根据所述轧机工作辊最优弯辊调节量和中间辊最优弯辊调节量对工作辊、中间辊两种弯辊装置进行调整。本发明的冷轧带钢板形前馈控制系统，能够实现以最优工作辊和中间辊弯辊调节量来对在冷轧带钢轧制过程中，由于轧制力频繁波动造成的板形质量变坏问题的有效控制。
文档编号B21B37/58GK102581035SQ201210020839
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月30日 优先权日2012年1月30日
发明者解相朋, 赵菁 申请人:中冶南方工程技术有限公司