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连轧机自动厚度控制系统算法研究与仿真

连轧机自动厚度控制系统算法研究与仿真

作者：李鸣春东北大学

学位级别：硕士

伴随着计算机水平与控制理论的不断发展,轧制系统的自动化程度逐步提高。钢板作为现代工业、机器人、军工行业等必不可少的资源,被寄予了更高品质指标的期望,而板带厚度的精度无疑就是其成品质量的重要指标之一。故而,对轧制系统厚度控... 详细信息

伴随着计算机水平与控制理论的不断发展,轧制系统的自动化程度逐步提高。钢板作为现代工业、机器人、军工行业等必不可少的资源,被寄予了更高品质指标的期望,而板带厚度的精度无疑就是其成品质量的重要指标之一。故而,对轧制系统厚度控制的算法研究是很有必要的。课题结合经典的轧机弹跳方程探讨了各类干扰因素对板材出口厚度的影响,并分析轧机液压AGC系统与轧制原理。考虑板带之间张力对厚度的相关影响,建立了以辊缝系统、主传动系统、机架系统为基础的冷连轧机组模型,并利用相关算法将模型降阶、线性化处理,选取合适的相关变量,得到厚度张力耦合的状态空间模型。考虑到轧制系统中广泛存在的不确定性,各种扰动,且建模过程中做了相当的线性化处理或简化,系统的鲁棒性是值得关注的。本文设计了以H∞控制理论为核心的鲁棒控制律,选取合理的性能指标,分别以静态状态反馈和动态输出反馈的形式,设计了状态反馈鲁棒控制、基于观测器的状态反馈鲁棒控制、输出反馈鲁棒控制、混合灵敏度控制,实现了对轧制过程系统的鲁棒控制器设计;对张力与厚度相互耦合的问题,从解耦的角度考虑,本文在经典解耦方法与逆系统解耦方法的基础上,增加了广义逆系统环节进行解耦,利用支持向量回归机对系统进行辨识,考虑到学习不准的问题以及不可预见的干扰,结合内模控制理论,设计反馈滤波器与输入滤波器,实现了对违线性复合系统的内模控制,得到了使系统具有良好响应特性的控制律。为了进一步验证控制效果,本文开发了一套半实物仿真平台。这是一套虚拟轧机系统,以WPF为工具将虚拟轧机部署到工控机中,开发各式功能,结合实体的控制器TDC,利用CFC语言将高级控制算法编程实现。仿真结果表明本文所设计的部分控制律能够在实际的控制器中实现,并且具有较好的鲁棒性与动态过程,同时又有较高的稳态精度。

关键词：轧机建模鲁棒控制内模控制解耦控制逆系统支持向量机

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2050粗轧轧机系统仿真研究

系统仿真技术 2005年第1期1卷 49-53页

作者：张健民仇鸿平宝山钢铁股份有限公司技术中心自动化所上海200092

针对宝钢2050热轧粗轧机组的特点,建立了粗轧系统仿真结构。对粗轧仿真系统中的关键环节轧机设备系统进行了建模与仿真研究。采用实际现场生产数据对仿真系统进行验证,结果证明仿真系统具有较高的精度。该仿真系统的研究将为宝钢热轧过... 详细信息

针对宝钢2050热轧粗轧机组的特点,建立了粗轧系统仿真结构。对粗轧仿真系统中的关键环节轧机设备系统进行了建模与仿真研究。采用实际现场生产数据对仿真系统进行验证,结果证明仿真系统具有较高的精度。该仿真系统的研究将为宝钢热轧过程控制领域的研究提供强有力的支持,将大大减少宝钢热轧科研成果到现场应用间的实验风险。

关键词：粗轧轧机建模系统仿真

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多弯曲型材成形建模及道次分析

多弯曲型材成形建模及道次分析

作者：王宏郑州大学

学位级别：硕士

随着多弯曲型材在生产和生活中的广泛应用,对多弯曲型材的性能和质量的要求也日益提高,然而以轧制方式生产多弯曲型材的过程是一个复杂的弹塑性变形过程,包含材料、几何及边界接触等多重非线性问题,很难用准确的数学关系式表达。因此,... 详细信息

随着多弯曲型材在生产和生活中的广泛应用,对多弯曲型材的性能和质量的要求也日益提高,然而以轧制方式生产多弯曲型材的过程是一个复杂的弹塑性变形过程,包含材料、几何及边界接触等多重非线性问题,很难用准确的数学关系式表达。因此,对板材成形过程中的变形规律、变形力学以及与之相关的轧辊的设计和道次设置等进行深入分析显得越来越重要。本论文研究内容来源于国家科技部项目“虚拟样机集成仿真平台及其在非标防盗门关键设备研制中的应用研究”。针对驻马店天中门业生产多弯曲型材的轧机在轧制过程中出现的裂纹和断裂现象,提出了相应的研究课题。文章首先介绍了对于多弯曲型材研究的国内外现状,及常用的多弯曲型材冲压和轧制的生产工序和特点,通过产品质量和生产效益的对比,突出了连续轧制在多弯曲型材生产中的优越性。本文在对该轧机各零部件准确测量基础上,将所得测量数据用SolidWorks软件完成了轧机的三维建模,借助有限元分析软件ANSYS10.0对所建模型进行了分析,完成了以下工作：1、通过对轧机的各零件测量,对轧机建模。2、使用有限元的方法,在ANSYS软件中完成轧辊有限元模型的建立、加载、求解和计算结果的分析,分析多弯曲型材的变形过程和受力情况。3、通过对型材的变形过程的分析及轧辊道次理论计算得出研究结论。通过有限元模拟,再现轧制过程。采用数值模拟的方法对金属变形进行受力分析,一方面能够预测不同工艺的最终结果,还能模拟工艺过程,并且可以根据不同要求对工艺方案和参数进行修改,以求得最优工艺。另一方面可以模拟钢在轧制过程中的显微组织变化,并预报轧后钢的性能,从而优化工艺参数,代替大量金相试验和工艺参数研究,不仅能减少因盲目实验所带来的经济损失,节约企业科研成本,还有利于探索新工艺的目的,为企业解决实际生产问题提供参考。

关键词：多弯曲型材轧制轧机建模有限元道次分析

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基于阶梯式广义预测控制的厚度控制系统研究

基于阶梯式广义预测控制的厚度控制系统研究

作者：杨元东北大学

学位级别：硕士

伴随着计算机水平与控制理论的不断发展,轧制系统的自动化程度逐步提高。钢板作为现代工业、机器人、军工行业等必不可少的资源,被寄予了更高品质指标的期望,而板带材厚度的精度无疑就是其成品质量的重要指标之一。故而,对轧制系统厚度... 详细信息

伴随着计算机水平与控制理论的不断发展,轧制系统的自动化程度逐步提高。钢板作为现代工业、机器人、军工行业等必不可少的资源,被寄予了更高品质指标的期望,而板带材厚度的精度无疑就是其成品质量的重要指标之一。故而,对轧制系统厚度控制的算法研究是很有必要的。本文结合轧机弹跳方程探讨了各类干扰因素对板带材出口厚度的影响,并分析轧机厚度控制系统与轧制原理,以及通过分析其内部各个组件与有关机理,建立了轧机辊缝控制系统数学模型。考虑到在实际轧制过程中随着油温的变化,油的容积弹性模数、粘性阻力等一系列参数都会缓慢变化,所以液压系统的动态参数无法精确估算。为了提高厚度控制系统带钢出口厚度的精确度,必须准确地识别轧制过程中模型参数的变化特性,因此,本文设计了基于辅助模型的变遗忘因子的递推最小二乘法,该算法用辅助模型的输出代替系统的真实输出来辨识系统参数,减小噪声的影响以及结合变遗忘因子,增强了系统的跟踪能力,减小了数据收敛误差,提高了模型辨识的准确度;又由于轧制过程建模复杂,滞后时间由于轧辊速度波动而难以确定,且多变量、多扰动,因此,本文研究了阶梯式广义预测控制算法,该算法在广义预测控制的基础上,引入阶梯式控制策略,通过对控制量施加约束,使得控制输入量的变化更加平稳,符合执行机构的控制规律,而且,不但保留了广义预测控制能够克服时滞特性,具有较高鲁棒性的优点,还在求解最优控制律中避免了逆矩阵的计算,降低了运算复杂度,提高了计算速度,因此更适合用于实际工程项目的在线控制。为了进一步验证上述算法的控制效果,本文以某冷轧机为对象,结合液压厚度控制系统实际情况,对其控制性能进行仿真验证。仿真结果表明,阶梯式广义预测控制较常规广义预测控制在跟踪性能以及自适应能力等方面均显示了更好的优越性,验证了该算法的有效性,为进一步研究厚度控制算法奠定了基础。

关键词：轧机建模厚度控制参数辨识广义预测控制阶梯式控制策略

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热连轧轧制过程厚度控制建模与仿真

热连轧轧制过程厚度控制建模与仿真

作者：李楠竹东北大学

学位级别：硕士

由于现代工业的高速发展,人们对板带材的质量要求也在不断的提高,面板带材精度的最重要指标之一就是厚度,因此对板带材厚度进行深入的研究对现代工业的发展是非常重要的。本文以轧机的弹塑性方程为理论基础,对影响板带材出口厚度的因素... 详细信息

由于现代工业的高速发展,人们对板带材的质量要求也在不断的提高,面板带材精度的最重要指标之一就是厚度,因此对板带材厚度进行深入的研究对现代工业的发展是非常重要的。本文以轧机的弹塑性方程为理论基础,对影响板带材出口厚度的因素进行了分析,通过液压辊缝控制(Hydraulic Gap Control,HGC)系统的组成,通过分析伺服阀工作的基本原理,液压缸连续性工作的原理,基于液压缸和负载力平衡方程原理,至此,可以得到HGC系统的机构框图,最后推导出液压系统模型,得到被控对象液压辊缝的传递函数。。通过Advantech(研华)工控机,基于VisualStudioC#算法程序,编写虚拟轧机系统。虚拟轧机系统能够实现仿真轧机的真实工作过程,其中会生成轧机轧件模型,该系统也能够生成轧制板带材过程中的数据,并对其生成的数据进行计算,然后将数据其导出。Smith预估监控AGC相对来说对模型的要求比较高,正是由于其对模型变化比较敏感这个原因,本人提出了广义预测监控AGC,同时,基于Matlab工具仿真两种控制算法,并将这两种算法进行对比,结果表明广义预测监控AGC对模型参数变化和时间滞后问题都具有较好的厚度控制效果。然后,编写CFC程序,完成厚度计式AGC和广义预测监控AGC的算法编写,给出广义预测监控AGC的程序实现流程图。最后,利用所建的虚拟轧机系统,基于TDC的高速处理数据的特点,仿真单机架的板带材的轧制过程,取得较好的效果后,进行五机架的连轧仿真,仿真结果显示广义预测监控AGC对五连轧机架的厚度依然有很好控制效果。

关键词：厚度控制轧机建模人机界面厚度计AGC 监控AGC