專利名稱：帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種分布式預測控制方法及其分布式預測控制系統(tǒng)，具體涉及一種帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制方法及其分布式預測控制系統(tǒng)。
背景技術：
熱連軋由于帶鋼的聯(lián)系而成為一個整體,AGC (Automatic Gauge Control,自動厚度控制)裝置所控制的帶鋼厚度與活套所控制的秒流量、張力之間，以及各個機架之間存在著耦合現(xiàn)象。在要求不高的常規(guī)控制中，這種耦合現(xiàn)象被忽略不計。隨著軋機壓下系統(tǒng)由電動方式改為液壓方式以及用戶要求的日益提高，AGC裝置和活套控制裝置之間的相互影響已不可忽略并成為進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵。研究AGC-活套綜合控制系統(tǒng)勢在必行。由軋制理論的分析可知，軋機的變形區(qū)內(nèi)的工藝參數(shù)表現(xiàn)為一系列的非線性函數(shù)關系。在熱連軋的調(diào)節(jié)過程中，軋機的工藝參數(shù)在一微小范圍(以工作點為基準)內(nèi)變化時，可以對壓力函數(shù)、前滑后滑函數(shù)等進行線性化。這樣處理對于軋制過程的仿真和控制都有足夠的精度，并使控制系統(tǒng)的設計簡單化。增量法過程仿真的特點是對各種數(shù)學模型均采用Taylor級數(shù)展開略去高次項后得到的線性化形式進行計算。傳統(tǒng)的熱連軋過程控制方法，采用分散控制方法，每組軋機單獨設計PID或PI控制器，通過AGC裝置來調(diào)節(jié)7組軋機的帶鋼的出口厚度，通過ATR來調(diào)節(jié)6組活套的角度，通過6組軋機的ASR來調(diào)節(jié)對應的帶鋼張力。這種控制方法獨立運行，無法綜合考慮系統(tǒng)各部分之間的耦合，無法抑制全局擾動對整個系統(tǒng)帶來的影響，更無法從全局的角度來實現(xiàn)閉環(huán)控制的性能優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種帶鋼熱連軋過程的預測控制方法及其分布式預測控制系統(tǒng)，充分考慮了帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)各部件之間，尤其是AGC裝置和活套裝置之間的耦合，以實現(xiàn)閉環(huán)控制的全局性能優(yōu)化。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制方法，應用于帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)中，所述方法包括以下步驟:A)在所述系統(tǒng)的工作點附近對所述系統(tǒng)的各部件進行線性近似，獲得與所述系統(tǒng)的所述各部件之間的耦合有關的所述帶鋼熱連軋過程的動態(tài)增量模型；B)以所述系統(tǒng)的關鍵變量作為全局系統(tǒng)狀態(tài)變量，以所述系統(tǒng)的執(zhí)行器的輸入作為全局系統(tǒng)的輸入，以所述系統(tǒng)的可測輸出作為全局系統(tǒng)的輸出，并結合所述系統(tǒng)的各部件之間的耦合，建立所述帶鋼熱連軋過程的全局增量模型；C)在所述帶鋼熱連軋過程的所述全局增量模型的基礎上，對所述系統(tǒng)進行子系統(tǒng)劃分，并對所述系統(tǒng)進行分布式預測控制，以優(yōu)化所述系統(tǒng)的閉環(huán)控制的全局性能。進一步地，其中所述系統(tǒng)包括6組活套和7組軋機。進一步地，其中所述動態(tài)增量模型包括活套增量方程、張力增量方程、厚度增量方程、自動力矩調(diào)節(jié)器增量方程、自動速度調(diào)節(jié)器增量方程和自動厚度控制增量方程。進一步地，其中所述全局系統(tǒng)狀態(tài)變量包括活套角度增量積分、活套角度增量、活套角速度增量、帶鋼張力增量積分、帶鋼張力增量、帶鋼厚度增量積分、活套動力矩增量、軋機軋輥速度增量、帶鋼出口厚度。進一步地，其中所述執(zhí)行器的輸入包括所述活套的控制力矩的輸入、所述軋機的主電機速度的調(diào)節(jié)量的輸入和所述軋機的輥縫的調(diào)節(jié)量的輸入。進一步地，其中所述系統(tǒng)共包括8個子系統(tǒng)，分別為第一軋機的自動厚度控制裝置構成的子系統(tǒng) ’第i活套的自動力矩調(diào)節(jié)器，第i_l軋機的自動速度調(diào)節(jié)器以及第i+1軋機的自動厚度控制裝置構成的子系統(tǒng)；第七軋機的自動速度調(diào)節(jié)器構成的子系統(tǒng)，其中，I ≤ i ≤ 6。本發(fā)明還提供了一種帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制系統(tǒng)，應用于帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)中，所述分布式預測控制系統(tǒng)包括多個子系統(tǒng)和用于所述子系統(tǒng)的多個局部預測控制器，所述子系統(tǒng)和所述局部預 測控制器的數(shù)量相同，所述多個子系統(tǒng)之間相互耦合，所述多個局部預測控制器之間進行系統(tǒng)狀態(tài)變量信息的交互，一個子系統(tǒng)對應連接一個局部預測控制器。進一步地，其中所述帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)包括6組活套和7組軋機。進一步地，所述子系統(tǒng)的數(shù)量為8個，所述局部預測控制器的數(shù)量為8個。進一步地，其中8個所述子系統(tǒng)分別為第一軋機的自動厚度控制裝置構成的子系統(tǒng)；第i活套的自動力矩調(diào)節(jié)器，第i_l軋機的自動速度調(diào)節(jié)器以及第i+Ι軋機的自動厚度控制裝置構成的子系統(tǒng)；第七軋機的自動速度調(diào)節(jié)器構成的子系統(tǒng)，其中，I < i ( 6。本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明的預測控制方法在獲得動態(tài)增量模型和全局增量模型時充分考慮了個帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)各部件之間的耦合。進一步地，本發(fā)明的預測控制方法采用分布式預測控制方法，將整個帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)劃分為多個相互關聯(lián)的子系統(tǒng)，既能有效降低計算負擔，又能在全面考慮各子系統(tǒng)之間耦合的情況下，實現(xiàn)閉環(huán)控制的全局性能優(yōu)化。以下將結合附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產(chǎn)生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1為帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)的結構示意圖。圖2為變形區(qū)的平面示意圖。圖3為活套張力控制裝置的幾何結構圖。圖4為帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制的結構示意圖。
具體實施例方式附圖和部分公式中出現(xiàn)的符號以及符號所表示的物理量如表I所示:
權利要求
1.一種帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制系統(tǒng)，應用于帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)中，其特征在于，所述分布式預測控制系統(tǒng)包括多個子系統(tǒng)和用于所述子系統(tǒng)的多個局部預測控制器，所述子系統(tǒng)和所述局部預測控制器的數(shù)量相同，所述多個子系統(tǒng)之間相互耦合，所述多個局部預測控制器之間進行系統(tǒng)狀態(tài)變量信息的交互，一個子系統(tǒng)對應連接一個局部預測控制器。
2.如權利要求1所述的帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制系統(tǒng)，其中所述帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)包括6組活套和7組軋機。
3.如權利要求2所述的帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)的數(shù)量為8個，所述局部預測控制器的數(shù)量為8個。
4.如權利要求3所述的帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制系統(tǒng)，其中8個所述子系統(tǒng)分別為第一軋機的自動厚度控制裝置構成的子系統(tǒng)；第i活套的自動力矩調(diào)節(jié)器，第i_l軋機的自動速度調(diào)節(jié)器以及第i+Ι軋機的自動厚度控制裝置構成的子系統(tǒng)；第七軋機的自動速度調(diào)節(jié)器構成的子系統(tǒng)，其中，I
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶鋼熱連軋過程的分布式預測控制方法及其分布式預測控制系統(tǒng)。所述分布式預測控制系統(tǒng)包括多個子系統(tǒng)和用于所述子系統(tǒng)的多個局部預測控制器，所述子系統(tǒng)和所述局部預測控制器的數(shù)量相同，所述多個子系統(tǒng)之間相互耦合，所述多個局部預測控制器之間進行系統(tǒng)狀態(tài)變量信息的交互，一個子系統(tǒng)對應連接一個局部預測控制器。本發(fā)明的分布式預測控制方法和分布式預測控制系統(tǒng)充分考慮了帶鋼熱連軋控制系統(tǒng)各部件之間，尤其是AGC裝置和活套裝置之間的耦合，以實現(xiàn)閉環(huán)控制的全局性能優(yōu)化。
文檔編號B21B37/20GK103143574SQ20131010316
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權日2011年8月4日
發(fā)明者王景成, 仲兆準 申請人:上海交通大學