热连轧带钢厚度智能控制系统研究

论文摘要

本文通过理论研究、计算机仿真及实际应用相结合的方法,针对热连轧带钢厚度控制过程中的非线性、不确定性和实时性要求等问题进行了研究。首先,通过对带钢厚度控制问题进行理论分析,全面而系统地归纳了轧制系统中的外在条件及与自动厚度控制之间的关系特点,给出了自动厚度控制系统的数学模型。其次,设计了史密斯预估和模糊控制的方法,并将此方法与自动厚度控制结合起来。采用史密斯模糊控制方案,对热连轧系统进行了大量的动态设定仿真。仿真研究表明,本文提出的算法对于来料的温度偏差、宽度偏差、材质不均等具有遗传性的扰动有很好的抑制作用,同时也解决了控制系统中稳定性与功能性的矛盾,增强了系统的鲁棒性。最后,通过实验仿真和实践论证,该控制系统控制效果良好,具有一定的推广价值。结果表明,史密斯模糊控制系统结构简单,易于实现,效果明显优于传统PID控制器,其控制策略达到了较高的工艺水平的要求,具有良好的鲁棒性和抗干扰性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 热轧带钢自动化技术
• 1.2 热轧带钢轧机的发展
• 1.3 热轧带钢厚度自动控制的发展及现状
• 1.4 课题背景、意义及主要研究内容
• 第二章 热轧带钢自动厚度控制系统
• 2.1 热轧带钢数学模型的理论基础
• 2.1.1 轧制力模型
• 2.1.2 辊缝设定模型
• 2.1.3 弹跳方程
• 2.2 秒流量概述
• 2.3 热轧带钢速度测量与误差分析
• 2.4 液压热轧带钢AGC控制系统
• 2.4.1 液压热轧带钢AGC系统的组成
• 2.4.2 液压热轧带钢AGC系统的功能
• 2.4.3 液压热轧带钢AGC系统的特点
• 2.4.4 液压热轧带钢AGC位置控制系统数学模型
• 2.5 秒流量液压热轧带钢AGC系统的组成及控制原理
• 第三章 模糊预估控制算法的研究
• 3.1 模糊控制（FUZZY CONTROL）算法
• 3.1.1 模糊控制基础
• 3.1.2 模糊自动控制原理
• 3.1.3 模糊控制器的设计
• 3.2 史密斯（SMITH）控制算法
• 3.3 模糊预估控制算法
• 第四章 AGC系统设计和仿真试验
• 4.1 热轧带钢轧机控制系统模型
• 4.2 模糊预估算法的实现
• 4.2.1 模糊预估控制基本原理
• 4.2.2 模糊预估控制的仿真
• 4.2.3 秒流量液压AGC系统模糊预估控制与PID控制性能比较
• 第五章 AGC系统设计
• 5.1 系统硬件设计
• 5.2 软件设计
• 5.2.1 软件开发环境
• 5.2.2 通信数据通信
• 5.2.3 动态数据交换（DDE）
• 5.2.4 PLC软件设计
• 5.3 上位机监控系统人机界面（HMI）设计
• 5.3.1 工控组态软件KingView6.5.1
• 5.3.2 监控界面设计及功能
• 第六章 结论
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 下一步工作和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文