高精度冷连轧厚度控制策略的研究与应用

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文高精度冷连轧厚度控制策略的研究与应用作者姓名：张浩宇指导教师：张殿华教授轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学)申请学位级别：博士学科类别：工学学科专业名称：材料加工工程论文提交日期：2014年3月论文答辩日期：2014年4月学位授予日期：年月答辩委员会主席：张士宏教授评阅人：东北大学2014年4月万方数据ADissertationinMaterialsFormingEngineeringStudyandApplicationofHighAccuracyGaugeControlStrategyforTandemcoldro

2、llingbyZhangHao-yuSupervisor：ProfessorZhangDian—huaNortheasternUniversityApril2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文储签名：泵纸寸日期：加j峰、甲，z秀学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文

3、的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：签名日期：，’两年d导师签名：签名日期：幽l汾一乒，巧五寸弼汔心、／h≯p功万方数据东北大学博士学位论文摘要高精度冷连轧厚度控制策略的研究与应用摘要厚度精度是冷连轧带钢最主要的尺寸精度之一，厚度自动控制一直是冷连轧生产中不可缺少的组成部分。本文以某薄板科技有限公司1450mm五机架冷连轧机建设项目为背景，通过对模型

4、设定系统、液压执行机构控制系统、机架问张力控制系统和厚度自动控制系统等进行研究，建立了一套综合的冷连轧厚度控制策略，并将其应用于生产实际，且取得了良好的效果。主要研究内容如下：(1)依据冷连轧工艺特点，研究了可在线工程应用的数学模型。为了保证模型设定的精度以及解决传统方法难以求解的问题，采用了简易有限元法对轧制参数进行计算。为了提高辊缝预设定的精度，采用了一种新型的冷连轧机弹跳模型。综合考虑了冷连轧过程中的重要因素，开发了一种基于成本函数的多目标轧制规程优化模型。(2)研究了液压执行机构和机架间张力的控制系统。对液压压上系统的位置控制模式、轧制力控制模式和单侧

5、控制模式进行了分析，并对液压弯辊系统和液压轧辊横移系统的控制策略进行了深入分析。针对伺服非线性和伺服零偏等特性，开发了相应的补偿控制策略。提出了基于动态张力阈值的机架间张力控制策略，分别对正常张力控制闭环和极限张力控制闭环进行了深入研究。(3)结合轧机的仪表配置，设计并建立了五机架冷连轧厚度自动控制系统。通过在第1和第2机架设置多种类型的AGC，将大部分尖峰性的厚度偏差在前部机架消除。在末机架采用多种AGC控制策略，针对不同的轧制策略保证了成品厚度精度。开发了末机架轧制力补偿控制，在优化了厚度和张力控制方式的基础上保证了末机架轧制力的控制精度。提出了动态负荷平

6、衡控制，防止了某个机架的负荷过大。开发了速度修正控制以保障AGC对机架速度的调节过程得到高效合理的执行。(4)为了提高监控AGC系统的性能，将改进型Smith预估补偿控制和辅助反馈迭代学习控制引入了监控AGC系统。建立了监控AGC内环系统的理论模型。为了解决由于控制器单一性造成的常规Smith预估监控AGC系统响应速度和调节精度不佳的问题，提出了Smith预估补偿控制的改进型策略。在此基础上设计了基于辅助反馈迭代学习控制的改进型Smith预估监控AGC系统，有效地弥补了Smith预估监控AGC系统性能过度依赖模型精度的缺点。通过仿真实验对以上三种监控AOC系统

7、的控制效果进行分析。(5)采用现场实际曲线分析了液压压上系统和机架间张力控制系统的控制效果，并对典型厚度规格带钢和极薄规格镀锡卷的厚度控制效果进行了分析，对该厚度控制策T万方数据东北大学博士学位论文摘要略的效果作了有说服力的评价。本文的研究结果针对冷连轧过程的厚度控制，具有较强的实用性。目前，已将该厚度控制策略成功应用于某薄板科技有限公司1450mm五机架冷连轧机，对开发我国具有自主知识产权的冷连轧厚度控制系统具有重要意义。关键词：冷连轧机，厚度自动控制，液压执行机构控制，机架间张力控制，改进型Smith预估器，辅助反馈迭代学习控制II万方数据Ph．D．Dis

8、sertationofNortheas