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平整机延伸率控制系统的研究

作　者: 刘曦蕾
导　师: 刘建昌
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 平整机延伸率模糊PID控制轧制力张力
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

平整作为冷轧板材生产中最接近成品的一道工序,对提高产品质量、控制带钢板形、根据用户需求使带钢具有合适的力学性能及表面状态等起着重要的作用。延伸率是平整生产中控制带钢力学性能的唯一变形指标,因此延伸率调节是工艺质量控制的重要内容。经过多年实践和不断完善,在实际应用中单机架平整机的平整工艺和带钢成品质量均达到了较高的水平。但是延伸率控制方面仍存在不足,制约了生产的正常进行以及各项经济技术指标的提高。本文以某钢厂连退生产线平整机延伸率控制系统为研究背景,总结了平整机和延伸率控制的历史、现状与发展,深入分析了平整机延伸率控制系统的组成和原理,研究了延伸率的测量和计算方法。详细分析和比较了通过调节前后S辊的速度实现带钢延伸率自动控制,通过调节带钢张力实现带钢延伸率自动控制,通过调节轧制压力实现带钢延伸率自动控制等三种平整机延伸率的控制策略,通过对实际轧制生产的分析,从自动控制系统的角度总结了影响延伸率控制精度的主要问题有：延伸率测量精度不够精确；工艺参数的预设定值精度不高；控制策略品质不够优异：控制系统的组成不够完善等。最后分别针对轧制力模式下和张力模式下的平整机延伸率控制系统进行建模,并提出了一种平整机延伸率综合控制系统。此系统中延伸率、轧制力、张力三个闭环都采用,轧制力和张力分别作为内环,延伸率作为外环,延伸率设定值与测量值偏差通道中设置逻辑判别器和死区,根据延伸率偏差的大小选择使用轧制力控制模式或者张力控制模式,并给出了逻辑选择的标准。最后,在研究平整机延伸率控制系统的基础上深入学习PID控制器的原理及应用,提出了以张力和轧制力的模糊PID控制为手段的平整延伸率控制策略,并建立了平整机的数学模型,以张力延伸率控制为例设计了模糊PID控制器,搭建了延伸率控制系统的仿真环境,进行了多种情况下的仿真实验。理论分析和计算机仿真都表明该控制方法能实现对平整机张力,特别是对延伸率的良好控制,改善了系统的控制效果,有利于提高带钢产品的质量。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 研究的目的和意义  11
  1.2 平整及其作用  11-13
    1.2.1 平整工艺概述  11-12
    1.2.2 平整的主要目的  12-13
    1.2.3 平整的工艺  13
  1.3 研究的历史、现状与发展  13-16
    1.3.1 轧制理论的发展  13-15
    1.3.2 平整技术及延伸率的发展概况  15-16
  1.4 PID控制的应用及发展  16-18
    1.4.1 PID控制器的含义  16-17
    1.4.2 PID参数对系统性能的影响  17-18
    1.4.3 PID控制的发展  18
  1.5 本文的主要工作  18-21
第2章平整机延伸率控制方法分析  21-33
  2.1 某钢厂连退线平整机参数与特点  21-23
  2.2 延伸率控制的基础知识  23-28
    2.2.1 延伸率控制的基本含义  23-24
    2.2.2 延伸率的计算  24-25
    2.2.3 延伸率的测量  25-26
    2.2.4 延伸率控制的思想  26-28
  2.3 延伸率控制策略  28-31
    2.3.1 通过调节前后S辊的速度实现带钢延伸率自动控制  28-29
    2.3.2 通过调节带钢张力实现带钢延伸率自动控制  29-30
    2.3.3 通过调节轧制压力实现带钢延伸率自动控制  30-31
    2.3.4 三种延伸率控制方式实际使用情况  31
  2.4 平整机延伸率控制系统的主要问题分析  31-32
  2.5 本章小结  32-33
第3章平整机延伸率控制系统建模研究  33-49
  3.1 平整机延伸率轧制力模型  33-38
    3.1.1 延伸率轧制力控制模式  33-35
    3.1.2 伺服放大器模型  35
    3.1.3 伺服阀模型  35
    3.1.4 油缸负载模型  35-37
    3.1.5 油缸传感器模型  37-38
    3.1.6 延伸率偏差与反馈控制轧制力之间的关系  38
    3.1.7 轧制力延伸率传递函数  38
  3.2 平整机延伸率张力模型  38-47
    3.2.1 延伸率张力控制模式  39-40
    3.2.2 张力辊的作用  40-43
    3.2.3 晶闸管触发和整流装置模型  43
    3.2.4 直流电动机数学模型  43-44
    3.2.5 前馈补偿模型  44-47
    3.2.6 张力延伸率传递函数  47
  3.3 本章小结  47-49
第4章平整机延伸率控制系统建立与仿真  49-65
  4.1 平整机延伸率控制系统建立  49-52
    4.1.1 平整机延伸率控制系统结构图  49-50
    4.1.2 延伸率控制方法的逻辑选择  50-52
  4.2 模糊PID控制器设计  52-60
  4.3 仿真研究  60-64
    4.3.1 延伸率轧制力模式的仿真研究  61-63
    4.3.2 延伸率张力模式的仿真研究  63-64
  4.4 本章小结  64-65
第5章结束语  65-67
参考文献  67-71
致谢  71

平整机延伸率控制系统的研究

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