专利名称：带钢热连轧过程的分布式预测控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分布式预测控制方法及其分布式预测控制系统，具体涉及一种带钢热连轧过程的分布式预测控制方法及其分布式预测控制系统。
背景技术：
热连轧由于带钢的联系而成为一个整体,AGC (Automatic Gauge Control,自动厚度控制)装置所控制的带钢厚度与活套所控制的秒流量、张力之间，以及各个机架之间存在着耦合现象。在要求不高的常规控制中，这种耦合现象被忽略不计。随着轧机压下系统由电动方式改为液压方式以及用户要求的日益提高，AGC装置和活套控制装置之间的相互影响已不可忽略并成为进一步提高产品质量的关键。研究AGC-活套综合控制系统势在必行。由轧制理论的分析可知，轧机的变形区内的工艺参数表现为一系列的非线性函数关系。在热连轧的调节过程中，轧机的工艺参数在一微小范围(以工作点为基准)内变化时，可以对压力函数、前滑后滑函数等进行线性化。这样处理对于轧制过程的仿真和控制都有足够的精度，并使控制系统的设计简单化。增量法过程仿真的特点是对各种数学模型均采用Taylor级数展开略去高次项后得到的线性化形式进行计算。传统的热连轧过程控制方法，采用分散控制方法，每组轧机单独设计PID或PI控制器，通过AGC装置来调节7组轧机的带钢的出口厚度，通过ATR来调节6组活套的角度，通过6组轧机的ASR来调节对应的带钢张力。这种控制方法独立运行，无法综合考虑系统各部分之间的耦合，无法抑制全局扰动对整个系统带来的影响，更无法从全局的角度来实现闭环控制的性能优化。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种带钢热连轧过程的预测控制方法及其分布式预测控制系统，充分考虑了带钢热连轧控制系统各部件之间，尤其是AGC装置和活套装置之间的耦合，以实现闭环控制的全局性能优化。为实现上述目的，本发明提供了一种带钢热连轧过程的分布式预测控制方法，应用于带钢热连轧控制系统中，所述方法包括以下步骤:A)在所述系统的工作点附近对所述系统的各部件进行线性近似，获得与所述系统的所述各部件之间的耦合有关的所述带钢热连轧过程的动态增量模型；B)以所述系统的关键变量作为全局系统状态变量，以所述系统的执行器的输入作为全局系统的输入，以所述系统的可测输出作为全局系统的输出，并结合所述系统的各部件之间的耦合，建立所述带钢热连轧过程的全局增量模型；C)在所述带钢热连轧过程的所述全局增量模型的基础上，对所述系统进行子系统划分，并对所述系统进行分布式预测控制，以优化所述系统的闭环控制的全局性能。进一步地，其中所述系统包括6组活套和7组轧机。进一步地，其中所述动态增量模型包括活套增量方程、张力增量方程、厚度增量方程、自动力矩调节器增量方程、自动速度调节器增量方程和自动厚度控制增量方程。进一步地，其中所述全局系统状态变量包括活套角度增量积分、活套角度增量、活套角速度增量、带钢张力增量积分、带钢张力增量、带钢厚度增量积分、活套动力矩增量、轧机轧辊速度增量、带钢出口厚度。进一步地，其中所述执行器的输入包括所述活套的控制力矩的输入、所述轧机的主电机速度的调节量的输入和所述轧机的辊缝的调节量的输入。进一步地，其中所述系统共包括8个子系统，分别为第一轧机的自动厚度控制装置构成的子系统 ’第i活套的自动力矩调节器，第i_l轧机的自动速度调节器以及第i+1轧机的自动厚度控制装置构成的子系统；第七轧机的自动速度调节器构成的子系统，其中，I ≤ i ≤ 6。本发明还提供了一种带钢热连轧过程的分布式预测控制系统，应用于带钢热连轧控制系统中，所述分布式预测控制系统包括多个子系统和用于所述子系统的多个局部预测控制器，所述子系统和所述局部预 测控制器的数量相同，所述多个子系统之间相互耦合，所述多个局部预测控制器之间进行系统状态变量信息的交互，一个子系统对应连接一个局部预测控制器。进一步地，其中所述带钢热连轧控制系统包括6组活套和7组轧机。进一步地，所述子系统的数量为8个，所述局部预测控制器的数量为8个。进一步地，其中8个所述子系统分别为第一轧机的自动厚度控制装置构成的子系统；第i活套的自动力矩调节器，第i_l轧机的自动速度调节器以及第i+Ι轧机的自动厚度控制装置构成的子系统；第七轧机的自动速度调节器构成的子系统，其中，I < i ( 6。本发明的有益效果如下:本发明的预测控制方法在获得动态增量模型和全局增量模型时充分考虑了个带钢热连轧控制系统各部件之间的耦合。进一步地，本发明的预测控制方法采用分布式预测控制方法，将整个带钢热连轧控制系统划分为多个相互关联的子系统，既能有效降低计算负担，又能在全面考虑各子系统之间耦合的情况下，实现闭环控制的全局性能优化。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1为带钢热连轧控制系统的结构示意图。图2为变形区的平面示意图。图3为活套张力控制装置的几何结构图。图4为带钢热连轧过程的分布式预测控制的结构示意图。
具体实施例方式附图和部分公式中出现的符号以及符号所表示的物理量如表I所示:
权利要求
1.一种带钢热连轧过程的分布式预测控制系统，应用于带钢热连轧控制系统中，其特征在于，所述分布式预测控制系统包括多个子系统和用于所述子系统的多个局部预测控制器，所述子系统和所述局部预测控制器的数量相同，所述多个子系统之间相互耦合，所述多个局部预测控制器之间进行系统状态变量信息的交互，一个子系统对应连接一个局部预测控制器。
2.如权利要求1所述的带钢热连轧过程的分布式预测控制系统，其中所述带钢热连轧控制系统包括6组活套和7组轧机。
3.如权利要求2所述的带钢热连轧过程的分布式预测控制系统，所述子系统的数量为8个，所述局部预测控制器的数量为8个。
4.如权利要求3所述的带钢热连轧过程的分布式预测控制系统，其中8个所述子系统分别为第一轧机的自动厚度控制装置构成的子系统；第i活套的自动力矩调节器，第i_l轧机的自动速度调节器以及第i+Ι轧机的自动厚度控制装置构成的子系统；第七轧机的自动速度调节器构成的子系统，其中，I
全文摘要
本发明公开了一种带钢热连轧过程的分布式预测控制方法及其分布式预测控制系统。所述分布式预测控制系统包括多个子系统和用于所述子系统的多个局部预测控制器，所述子系统和所述局部预测控制器的数量相同，所述多个子系统之间相互耦合，所述多个局部预测控制器之间进行系统状态变量信息的交互，一个子系统对应连接一个局部预测控制器。本发明的分布式预测控制方法和分布式预测控制系统充分考虑了带钢热连轧控制系统各部件之间，尤其是AGC装置和活套装置之间的耦合，以实现闭环控制的全局性能优化。
文档编号B21B37/20GK103143574SQ20131010316
公开日2013年6月12日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者王景成, 仲兆准 申请人:上海交通大学