冷带轧机自适应厚度控制算法及TDC平台下的软件开发研究

论文摘要

冷带轧机自动厚度控制(AGC)系统在保障带钢成品质量上有着至关重要的作用,而AGC系统的快速高精度控制很大程度上依赖于控制算法的选取以及通讯系统的快速数据交换。为保证AGC系统的控制精度,实现控制算法的快速设计,以西门子TDC系统为控制平台,进行了以下部分的分析和设计:首先,对AGC系统的基本理论模型以及常用的控制算法进行了简要的介绍,对常用的压力AGC控制方法作了具体的分析。其次,为降低AGC控制过程中测厚仪带来的大滞后影响,提出了两种基于参数辨识的自适应厚度控制算法。算法1根据弹性塑性曲线,设计了新的辊缝设定模型,通过模型参数的在线辨识以及动态加权,将GM AGC同监控AGC有效结合起来,并运用自适应逆控制方法对液压执行机构作动态补偿。算法2设计了关于出口厚度的线性化敏感度方程,运用Hill模型离线获取敏感度方程系数初值,利用在线实时数据进行敏感度方程系数因子的递推最小二乘法调整,从而完成出口厚度的实时估计以及实际控制量的设定。再次,以TDC系统CFC软件平台为基础,开发了控制软件的仿真环境,并研究了复杂CFC功能块的快速开发方法。仿真环境实现了无硬件条件下CFC程序的仿真,并集成了代码转换工具,可实现Simulink模型RTW C源文件和CFC功能块FB Generator源文件之间的相互转换,有助于所需功能块的快速构建以及仿真验证。最后,从TDC平台下AGC系统通讯网络构成出发,对主要通讯方式的软件配置作了具体介绍。设计了基于TCP/IP通讯的高速数据采集以及报警归档软件,从而为基于辨识的控制方法以及故障分析提供可靠的现场数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 自动厚度控制（AGC）系统发展概况
• 1.2.1 AGC 系统数学模型的发展
• 1.2.2 AGC 系统的国内外研究现状
• 1.3 课题来源及研究目的和意义
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 冷带轧机AGC 系统基本控制方法
• 2.1 引言
• 2.2 弹性塑性变形理论（P-h 图）
• 2.2.1 P-h 图简介
• 2.2.2 P-h 图下出口厚度影响因素
• 2.3 冷带轧机厚度控制方法
• 2.3.1 AGC 控制方法的基本分类
• 2.3.2 典型的AGC 控制方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于参数辨识的AGC 控制策略
• 3.1 引言
• 3.2 一种AGC 辊缝设定模型及其动态补偿控制
• 3.2.1 辊缝设定模型的建立
• 3.2.2 液压机构自适应逆补偿器设计
• 3.2.3 设定模型及自适应逆补偿仿真验证
• 3.3 基于敏感度方程的AGC 控制方案
• 3.3.1 Bland Ford Hill 轧制力模型
• 3.3.2 出口厚度敏感度方程的建立
• 3.3.3 敏感度方程初始化系数因子的获得
• 3.3.4 出口厚度的预测以及控制量设定
• 3.3.5 敏感度方程控制仿真研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 TDC 软件平台下控制算法开发及仿真
• 4.1 引言
• 4.2 仿真环境整体构成及相关软件简介
• 4.2.1 相关软件简介
• 4.2.2 仿真环境功能概述
• 4.3 主界面设计
• 4.4 仿真环境下功能块库文件以及等价S 函数的生成
• 4.4.1 仿真环境功能块库文件转换实现
• 4.4.2 功能块的Simulink C++ S 函数实现
• 4.5 CFC 功能块的快速构建及等价S 函数生成
• 4.6 仿真环境及转换策略实验验证
• 4.6.1 TransTDC.exe 转换效果仿真
• 4.6.2 RTWTrans.exe 转换效果仿真
• 4.6.3 厚度控制算法的快速实现
• 4.7 本章小结
• 第5章 AGC 系统通讯网络及高速数据采集
• 5.1 引言
• 5.2 AGC 系统通讯网络整体构成
• 5.3 AGC 系统通讯功能的软件配置
• 5.3.1 CPU 内与CPU 间的通讯配置
• 5.3.2 Profibus DP 通讯配置
• 5.3.3 以太网通讯配置
• 5.3.4 诊断与调试
• 5.4 AGC 系统高速数据采集及报警归档
• 5.4.1 数据采集及归档系统构成
• 5.4.2 数据采集界面设计
• 5.4.3 数据采集实验测试
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介