板带热连轧AGC系统的研究与应用

论文摘要

本文以某750mm热轧中宽带精轧机组AGC系统改造为研究背景,重点研究了板带热连轧过程中的厚度控制系统。结合液压式厚度自动控制的基本原理及先进的自动控制理论,给出了一套综合优化的热连轧厚控算法,并基于此开发了工程可实现的AGC计算机控制系统。现场工程实践表明,该套热连轧厚度控制策略取得了较高的控制精度。本文的主要内容和取得的主要成果如下：1)分析了板带热连轧过程中产生厚度偏差的机理,列出了影响厚度波动的因素,通过分析轧机弹跳曲线对各种厚度控制方法进行解析,将厚度偏差与辊缝调节量之间的关系清晰化。2)针对热连轧过程中温度波动对出口厚差影响较大的问题,采用基于弹跳方程的GM-AGC消除每架轧机稳定轧制过程中的厚度波动,从而获得了尽可能一致的同板厚差,为末机架监控AGC奠定了良好基础。3)由于出口测厚仪一般安装在末机架后3～5米处,监控AGC是一个大滞后系统,尤其是在轧机低速轧制过程中。针对这一现象,提出带有SMITH预估补偿回路的监控AGC完成对热轧带钢出口厚度的闭环控制。既有效解决了因大滞后易带来的控制系统振荡,又兼顾了控制系统的动态响应和稳态精度。4)基于以上对厚度控制算法的研究,采用SIEMENS PLC自主开发了一套高性能、高响应的热连轧厚控计算机系统,给出了计算机系统的硬件配置和软件结构。目前,该计算机系统已应用到某热轧中宽带生产实际。实际的运行结果和曲线表明,热连轧AGC控制系统运行稳定,带钢出口厚度精度控制在+50μm之内。本文的研究结果针对板带热连轧机的厚度控制,具有很强的实用性和推广价值。此外在厚度控制算法的研究方面也有一定的突破,摸索出一套适用于热连轧厚控的最优组合方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 热连轧技术发展概况
• 1.2.1 热轧带钢生产技术的发展史
• 1.2.2 我国热轧带钢轧机的概况
• 1.3 厚度自动控制的发展概况
• 1.4 本课题的目的及意义
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第2章 厚度自动控制基本原理
• 2.1 弹跳方程
• 2.2 弹塑性曲线
• 2.2.1 塑性变形方程
• 2.2.2 弹塑性曲线（P-H图）
• 2.2.3 弹塑性曲线的实际意思
• 2.3 影响厚度波动的因素
• 2.3.1 轧件来料厚度的波动
• 2.3.2 带坯纵向温度变化的影响
• 2.3.3 连轧过程中辊缝的变化
• 2.4 板带厚度控制方法
• 2.4.1 调压下（改变原始辊缝）
• 2.4.2 调张力
• 2.4.3 调轧制速度
• 第3章 热连轧厚度自动控制策略
• 3.1 厚度计式AGC
• 3.2 监控AGC
• 3.2.1 传统监控AGC
• 3.2.2 Smith预估器监控AGC
• 3.2.2.1 大滞后补偿原理
• 3.2.2.2 Smith预估器在离散控制系统中的应用
• 3.2.2.3 系统样本延时及带钢样本长度
• 3.3 前馈式AGC
• 3.3.1 厚度前馈AGC
• 3.3.2 硬度前馈AGC（KFF-AGC）
• 3.4 AGC系统的补偿控制
• 3.4.1 速度补偿
• 3.4.2 尾部补偿
• 3.4.3 轧辊偏心补偿
• 3.4.4 轧辊热膨胀和磨损
• 3.4.5 油膜厚度补偿
• 第4章 热连轧机厚度自动控制系统
• 4.1 工艺、设备技术参数
• 4.2 液压辊缝控制系统
• 4.2.1 压下系统的主要设备
• 4.2.2 AGC控制系统结构
• 4.2.3 液压辊缝控制（HGC）系统
• 4.4 控制系统程序说明
• 4.4.1 基础自动化功能说明
• 4.4.2 过程自动化功能说明
• 4.4.3 AGC控制系统程序结构
• 4.4.4 AGC程序介绍
• 4.5 人机界面HMI的设计
• 4.5.1 轧制过程主画面
• 4.5.2 HGC轧制过程画面
• 4.5.3 液压系统状态监控
• 4.6 实际控制效果
• 4.6.1 GM-AGC控制效果
• 4.6.2 监控AGC控制效果
• 4.6.3 监控AGC+GM-AGC控制效果
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢