轧辊偏心控制技术的研究情况(一)-自动化毕业论(3)
2013-06-24 01:10
导读：nbsp; (1.10) 式中：为压下效率，当远远大于时，为了消除一个很小的厚差需移动一个很大的。 采用液压压下后由于其动作快使这一点得到补偿，但对于较硬
nbsp; (1.10)
式中：为压下效率，当远远大于时，为了消除一个很小的厚差需移动一个很大的。
采用液压压下后由于其动作快使这一点得到补偿，但对于较硬的钢种，轧制较薄的产品时精调AGC还是借助于张力AGC。当然张力AGC有一定的限制，当张力过大时需移动液压压下使张力回到极限范围内以免拉窄甚至拉断带钢。
⑸ 监控AGC
机架后测厚仪虽存在大滞后但其根本优点是高精度测出成品厚度，因此一般作为监控。监控是通过对测厚仪信号的积分，以实测带钢厚度与设定值比较求得厚差总的趋势(偏厚还是偏薄)。有正有负的偶然性厚差是通过积分(或累加)将相互抵消而得不到反映。如总的趋势偏厚应对机架液压压下给出一个监控值，对其“系统厚差”进行纠正，使带钢出口厚度平均值更接近设定值。为了克服大滞后，一般调整控制回路的增益以免系统不稳定，或者放慢系统的过渡过程时间使其远远大于纯滞后时间，为此在积分环节的增益中引入出口速度。其后果是控制效果减弱，厚度精度降低。克服大滞后的另一种办法是加大监控控制周期，并使控制周期等于纯滞后时间，亦即每次控制后，等到被控的该段带钢来到测厚仪下测出上一次控制效果后再对剩余厚差继续监控，以免控制过头。这样做的后果亦将减弱监控的效果。为此，有些系统设计了“预测器”，通过模型预测出每一次监控效果，继续监控时首先减去“预测”到的效果，使监控系统控制周期可以加快，并且不必担心控制过头而减少控制增益。
由上面讨论可知，传统AGC系统及其改良方案虽然对提高产品厚度精度各有其独特的优点，但都不能有效地抑制和补偿轧辊偏心对带钢厚度均匀性所产生的不良影响。尤其是带钢已经较薄且厚差已较小时，在造成带钢厚度波动的诸因素中，轧辊偏心就成了危害高精度板带材质量的主要原因[21～23]。而由加工条件和装配情况等各方面的限制，要使轧辊做到完全无偏心是不可能的。由于冷轧厚度精度要求较高，轧辊偏心的影响不容忽略，偏心控制补偿一直是冷轧AGC系统的主要组成部分[24～26]。轧辊偏心的存在，导致辊缝周期性变化，因而造成厚度波动，例如上海第三冷轧带钢厂的带有液压推上装置的高精度四辊可逆冷轧机，其所要求的产品厚度公差。假设上下支撑辊总的偏心量为(每个支撑辊的最大允许偏心量为)，机架刚度系数为，材料的塑性刚度为，则由此引起的出口厚度偏差为
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即此偏心将使带钢出口厚度产生的波动，这一严重影响是不容忽视的。不仅如此，如前所述，轧辊偏心还会对压力AGC系统产生不良的影响，使其调节质量恶化。所以，要想轧出高精度带钢，必须考虑补偿轧辊偏心影响的措施。采用厚度外环和压力内环的目的亦是为了抑制偏心的影响。轧辊偏心将明显反映在轧制压力信号和测厚仪信号中。对轧制力来说，实测的轧制力信号实际是由给定轧制力(其中包括来料厚度和来料硬度带来的影响)和偏心信号综合组成[1]，考虑到这两部分信号在控制策略上是相反的，因此在未投入偏心补偿时必须通过信号处理将轧制力信号分解成两个部分。从轧制力信号提取出的偏心信息可以用下式表示：
(1.11)
式中：分是幅值、频率和初相角。频率与转速有关，幅值决定偏心大小，而初相角则决定于信号的初始坐标点，为此需在轧辊上设有单脉冲编码器(多脉冲等于将轧辊转角分成多个等分，并以其中一个坐标点作为初始坐标点)。从正弦特性可知，只有两个幅值相等但反相，频率相等并且初始角相同的两个信号相加才能完全互相抵消。否则，频率不同的正弦信号无法相加；幅值不同则无法完全消除偏心影响；初始角对不准则无法抵消，如果差还可能加剧而不是抵消。由于在实施控制时还要考虑液压执行机构惯性问题，采用这种两个完全相反的正弦波抵消的办法实施起来难度较大。
轧辊偏心控制技术的研究情况
轧辊偏心，一般可归纳为两种类型，一种是由辊身和辊颈不同轴度误差所引起的偏差，另一种是由辊身椭圆度(不圆度)引起的偏差，由于轧辊偏心的干扰，辊缝偏差一般可达0.025～0.05mm。轧辊转一周，其干扰变化一次，故轧辊偏心的干扰发生高频周期变化，从而造成成品带钢厚度的波动。轧辊偏心，主要是指支撑辊偏心，因为工作辊直径小，其偏心量只有几个；而支撑辊直径一般为1500mm左右，轧辊磨床加工精度能保证轧辊椭圆度约为，上下辊叠加。随着用户对产品质量要求日益严格，这种轧辊偏心的干扰越来越不能忽视。为了有效抑制偏心干扰，对系统各个部分的快速性和准确性都要求很高，任何部分的误差和时滞都会影响补偿效果，甚至可能使偏心的不良影响加剧。计算机在工业过程控制中的普遍应用和液压压下(推上)装置在轧机上的应用为解决这个问题提供了硬件上的可能性。由于电动机压下装置惯性大，传输效率低(一般)，对周期性高频变化无能为力，一般只能在控制系统中设置“死区”，以避免压下螺丝周期性频繁动作。而液压压下系统惯性小，压下速度和加速度都显著提高(一般，同时具有设备重量轻、有过负荷保护能力等优点。对于消除由轧辊偏心所造成的这种高频变化的周期波动，必须采用这种液压压下(推上)系统。
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日本、欧美等
从70年代就开始对轧辊偏心控制问题进行研究，以后这个问题得到了世界上很多国家的普遍关注，国外许多公司在这个研究领域获得了技术专利。就解决轧辊偏心控制问题的方法而言，基本上可以归纳为两大类。第一类是基于轧机采集到的轧出厚度、轧制压力等信号，首先利用各种处理方法、将轧辊偏心信号从混有各种其它信号和噪声的采样数据中提取分离出来，建立轧辊偏心模型[27，28]，然后再选择适当的控制方法对轧机的执行机构施加控制[29]。第二类是全面考虑影响成品厚度精度的各种因素，在消除轧辊偏心影响的同时，也对其它影响加以抑制。目前，小波消噪[30]、模糊控制[31] 、鲁棒控制[32] 和滤波器[33，34]等在消除轧辊偏心上有所应用。
第一类解决办法按其信号检测和模型辨识的在线和离线方式，可分为开环控制和闭环控制。按其信号处理手段可分为简单处理法、各种滤波器法和傅立叶级数法。早期的简单处理方法包括用千分尺直接测定支持辊的移动或间接测定轧辊轴承座的移动，并根据这个测定值调整
