專利名稱：一種冷軋機工作輥彎輥超限的動態(tài)替代調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冷軋帶鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種冷軋機工作輥彎輥超限的動態(tài)替代調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
在冷軋帶鋼生產(chǎn)中，板形質(zhì)量對產(chǎn)品而言至關(guān)重要。隨著汽車、家電等工業(yè)的不斷發(fā)展，在對冷軋帶鋼的需求不斷增加的同時，對冷軋帶鋼的板形質(zhì)量也提出了越來越高的要求。UCM軋機配備了工作輥彎輥、中間輥彎輥、軋輥傾斜、中間輥橫移和軋輥分段冷卻等板形調(diào)節(jié)機構(gòu)，相比普通四輥軋機，對板形的控制能力大大增強。對于冷軋帶鋼生產(chǎn)而言，有效的控制算法主要取決于精確的數(shù)學(xué)模型，為此，制定各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的控制模型對提高板形控制精度具有重要意義。實際軋制過程中，當(dāng)帶鋼沿寬度方向上發(fā)生不均勻的延伸變形時，就會產(chǎn)生瓢曲、 浪形等板形缺陷。板形缺陷分為全局板形缺陷和局部板形缺陷。彎輥和中間輥橫移控制主要用于消除全局板形缺陷中的對稱部分板形缺陷，軋輥傾斜控制主要用于消除全局板形缺陷中的非對稱部分。對于局部板形缺陷，則采用軋輥分段冷卻控制來加以消除。對于一般的對稱性板形缺陷，工作輥彎輥可以起到良好的板形控制效果，然而，當(dāng)來料帶鋼或者在線軋制帶鋼出現(xiàn)較大的對稱性板形缺陷時，就會出現(xiàn)對稱性板形缺陷還沒完全被消除，工作輥彎輥就達到了調(diào)節(jié)極限的狀況。此時，如果其它板形調(diào)節(jié)機構(gòu)還沒有超限，并且可以控制帶鋼的對稱性板形缺陷，則可以利用它們在其調(diào)節(jié)區(qū)間內(nèi)進行調(diào)節(jié)來消除那些工作輥彎輥未能消除的對稱性板形缺陷，這就是板形調(diào)節(jié)機構(gòu)動態(tài)交替控制的研究思路。本文以某 1250單機架六輥可逆冷軋機為例，深入研究板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)控功效，針對實際生產(chǎn)中存在的工作輥彎輥超限問題，找出與工作輥彎輥具有相似板形調(diào)控功效的板形調(diào)節(jié)機構(gòu)，并制定具體的控制方案來代替工作輥彎輥，完成工作輥彎輥調(diào)節(jié)超限部分的板形調(diào)節(jié)量，對提高軋機的板形控制精度具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種針對冷軋機工作輥彎輥調(diào)節(jié)超限時的動態(tài)替代調(diào)節(jié)處理方法。該動態(tài)替代調(diào)節(jié)方法通過分析各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)控功效，找出與工作輥彎輥調(diào)節(jié)具有相似調(diào)控功效的執(zhí)行機構(gòu)，作為工作輥彎輥調(diào)節(jié)超限時的替代調(diào)節(jié)機構(gòu)。同時，根據(jù)工作輥彎輥超限程度，以板形調(diào)控功效為基礎(chǔ)，制定兩種替代控制方法，完成工作輥彎輥超限部分的板形調(diào)節(jié)，提高軋機對具有較大對稱性板形缺陷的帶鋼的板形控制能力。一種冷軋機工作輥彎輥超限的動態(tài)替代調(diào)節(jié)方法，按如下步驟進行步驟一、記錄至少5種帶鋼寬度規(guī)格，通過液壓缸壓力傳感器記錄至少5組軋制力參數(shù)。根據(jù)軋制力和帶鋼寬度確定板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣中的參數(shù)，方法為軋制力為橫坐標(biāo)，帶鋼寬度為縱坐標(biāo)，在此坐標(biāo)系下記錄至少25組工作輥彎輥、中間輥彎輥、中間輥橫移以及軋輥傾斜的調(diào)節(jié)量，并記錄每種執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)調(diào)節(jié)量后帶鋼的板形變化量，根據(jù)調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)量和導(dǎo)致帶鋼產(chǎn)生的板形變化量求解每個橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)交點處的板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)控功效，即為板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣中的參數(shù)。
各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的板形調(diào)控功效計算方法為 Eff = ^Y-(1.1 ^U) =
"Ay1' Ay2 M Δν
J m
1
1
L
1
Aul Au2 Aun
Φ
L O
222
#π#2μ ^J φ
_effm\effm式中Eff為板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣；effmn*板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣中的參數(shù); ΔΥ為板寬方向的板形變化量矩陣；Aym為板寬方向的板形變化量矩陣中的參數(shù)；m為板寬方向上的測量點數(shù)目；Δυ為板形機構(gòu)調(diào)節(jié)量矩陣；Aun為板形機構(gòu)調(diào)節(jié)量矩陣中的參數(shù)； η為板形調(diào)節(jié)機構(gòu)數(shù)目；如

圖1所示A、B、C和D四點即為坐標(biāo)點，每個坐標(biāo)點處是一個至少5X5的二維板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣。若實際軋制過程中帶鋼寬度和軋制力參數(shù)不在節(jié)點上，則可以通過插值計算求解實際位置處的板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣，如圖1中所示，當(dāng)軋制過程中實際軋制力和帶鋼寬度分別為7600KN和1. 23m時，則可以確定其在圖中的工作點位置為0點，它在圖中的邊界分別為A、B、C和D四點，通過這四點處的板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣以及A、B、C 和D四個工作點與工作點0之間的權(quán)重因子γΑ、yB, Yc和Y D，可以通過插值計算求解實際位置0處的板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣；步驟二、確定用于實現(xiàn)替代調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu)板形調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu)包括工作輥彎輥、中間輥橫移、中間輥彎輥、軋機傾斜。對各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線在同一坐標(biāo)系下進行對比，并通過最小二乘算法尋找與工作輥彎輥具有相似調(diào)控功效系數(shù)的板形調(diào)節(jié)機構(gòu)，通過計算分析得出工作輥彎輥、中間輥彎輥和中間輥橫移與工作輥彎輥具有相似調(diào)控功效系數(shù)，對板形的影響基本都是對稱的，因此確定用于工作輥彎輥調(diào)節(jié)超限時的替代板形調(diào)節(jié)機構(gòu)有中間輥和中間輥橫移兩個。步驟三、根據(jù)本周期所測帶鋼板形偏差，在閉環(huán)系統(tǒng)中使用評價函數(shù)計算各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)量。評價函數(shù)為
mη
權(quán)利要求
1. 一種冷軋機工作輥彎輥超限的動態(tài)替代調(diào)節(jié)方法，其特征在于，按如下步驟進行 步驟一、記錄至少5種帶鋼寬度規(guī)格，通過液壓缸壓力傳感器記錄至少5組軋制力參數(shù)，根據(jù)軋制力和帶鋼寬度確定板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣中的參數(shù)，方法為軋制力為橫坐標(biāo)，帶鋼寬度為縱坐標(biāo)，在此坐標(biāo)系下記錄至少25組工作輥彎輥、中間輥彎輥、中間輥橫移以及軋輥傾斜的調(diào)節(jié)量，并記錄每種執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)調(diào)節(jié)量后帶鋼的板形變化量，根據(jù)調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)量和導(dǎo)致帶鋼產(chǎn)生的板形變化量求解每個橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)交點處的板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)控功效，即為板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣中的參數(shù)； 各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的板形調(diào)控功效計算方法為Eff = ^Y-(1.1 ^U) ="Ay1' Ay2 M ΔνJ mLAul Au2 AunφL O222#π#2μ ^J φ_effm\effm式中Eff為板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣；effmn為板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣中的參數(shù)；△ Y為板寬方向的板形變化量矩陣；Aym為板寬方向的板形變化量矩陣中的參數(shù)；m為板寬方向上的測量點數(shù)目；Δυ為板形機構(gòu)調(diào)節(jié)量矩陣；Aun為板形機構(gòu)調(diào)節(jié)量矩陣中的參數(shù)；η為板形調(diào)節(jié)機構(gòu)數(shù)目；步驟二、確定用于實現(xiàn)替代調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu)板形調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu)包括工作輥彎輥、中間輥橫移、中間輥彎輥、軋機傾斜；對各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線在同一坐標(biāo)系下進行對比，并通過最小二乘算法尋找與工作輥彎輥具有相似調(diào)控功效系數(shù)的板形調(diào)節(jié)機構(gòu)，通過計算分析得出工作輥彎輥、中間輥彎輥和中間輥橫移與工作輥彎輥具有相似調(diào)控功效系數(shù)，對板形的影響基本都是對稱的， 因此確定用于工作輥彎輥調(diào)節(jié)超限時的替代板形調(diào)節(jié)機構(gòu)有中間輥和中間輥橫移兩個；步驟三、根據(jù)本周期所測帶鋼板形偏差，在閉環(huán)系統(tǒng)中使用評價函數(shù)計算各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)量； 評價函數(shù)為mηJ = ^gXAyi-^j Auj-Effij)]2i=l ；=1式中J為評價函數(shù);m為板寬方向上的測量點數(shù)目&為板寬方向上各測量點的權(quán)重因子；Auj為第j個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)量；Effij為第j個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)對第i個測量段的板形調(diào)節(jié)功效系數(shù)，Ayi為第i個測量段板形設(shè)定值與實際值之間的偏差； 使J最小時有dJIdXui=Q O'= 1,2,L ,η)可得η個方程，求解方程組可得各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的最優(yōu)調(diào)節(jié)量Δι^，即軋輥傾斜調(diào)節(jié)量Aut、工作輥彎輥調(diào)節(jié)量Δυ 、中間輥彎輥調(diào)節(jié)量Auib和中間輥橫移調(diào)節(jié)量Auis ；若計算后的工作輥彎輥調(diào)節(jié)量超過其極限值Lim_wb，再檢查中間輥彎輥/橫移的調(diào)節(jié)量Δ uIB/ Δ uis是否超過其極限值Lim_ib/Lim_is，若不超限，則使用替代模式進行控制，反之則使用正常控制模式；步驟四、制定兩種替代工作輥彎輥控制模式，第--種替代控制模式的制定方法如下當(dāng)工作輥正彎輥的實際值已經(jīng)超限時，即
全文摘要
一種冷軋機工作輥彎輥超限的動態(tài)替代調(diào)節(jié)方法，屬于冷軋帶鋼技術(shù)領(lǐng)域。該方法按如下步驟進行一、板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣中的參數(shù)；二、確定用于實現(xiàn)替代調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu)；三、計算各個板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)量；步驟四、制定兩種替代工作輥彎輥控制模式；五、計算第一種替代模式下的工作輥彎輥、中間輥橫移、中間輥彎輥、軋機傾斜調(diào)節(jié)機構(gòu)的輸出量；步驟六、計算第二種替代模式下的工作輥彎輥、中間輥橫移、中間輥彎輥、軋機傾斜調(diào)節(jié)機構(gòu)的輸出量。本發(fā)明的優(yōu)點降低工作輥彎輥在軋制具有較大對稱性板形缺陷帶材時總處于滿負(fù)荷狀態(tài)的情況。計算精度高，通用性好、板形控制精度高、系統(tǒng)運行穩(wěn)定性強的優(yōu)點。
文檔編號B21B37/28GK102172639SQ201010616810
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者孫杰, 張殿華, 李旭, 王鵬飛 申請人:東北大學(xué)