一種基于滑動(dòng)平均濾波的熱軋帶鋼凸度反饋控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于滑動(dòng)平均濾波的熱軋帶鋼 凸度反饋控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 板形是衡量板帶產(chǎn)品質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一，衡量板形好壞通常的兩個(gè)指標(biāo)是板 凸度和平直度。板凸度又稱(chēng)帶鋼橫向厚差，是指板帶材沿寬度方向的厚度差。不同的熱軋 帶鋼產(chǎn)品，對(duì)板凸度的要求也不同，熱連軋精軋機(jī)組對(duì)板凸度的控制的要求是在保證精軋 出口帶鋼平直的條件下，將凸度控制到目標(biāo)值。
[0003] 在熱連軋生產(chǎn)過(guò)程中，影響帶鋼凸度的主要因素有軋輥機(jī)械凸度，乳輥熱凸度、乳 輥磨損凸度以及帶鋼橫向流動(dòng)導(dǎo)致的凸度變化。影響軋輥機(jī)械凸度的因素主要有軋輥原始 凸度、乳制力導(dǎo)致的軋輥彎曲和彈性壓扁以及板形控制機(jī)構(gòu)如CVC橫移位置、PC角的設(shè)定 量以及彎輥力給定值導(dǎo)致的輥身形狀變化帶來(lái)的凸度變化。其中，乳制力是影響帶鋼全長(zhǎng) 凸度變化的主要因素，輥系變形隨著軋制力的變化而變化，從而使帶鋼凸度發(fā)生變化，而影 響軋制力的主要因素就是溫度，溫度變化直接導(dǎo)致軋制力發(fā)生變化，從而影響帶鋼出口凸 度。軋輥熱凸度、乳輥磨損凸度以及帶鋼橫向流動(dòng)導(dǎo)致的凸度是物理過(guò)程，一般設(shè)備條件不 變，在同一塊鋼軋制過(guò)程中這幾個(gè)值保持不變。
[0004] 熱軋帶鋼的凸度控制早期主要控制手段是設(shè)定控制，其原理是根據(jù)精軋?jiān)O(shè)定計(jì)算 程序（FSU)計(jì)算出的當(dāng)前帶鋼的軋制數(shù)據(jù)(各機(jī)架的軋制力、接觸弧長(zhǎng)度、各機(jī)架出口厚度 等)、PDI數(shù)據(jù)（目標(biāo)寬度、厚度、目標(biāo)凸度、平直度)，以及軋輥管理應(yīng)用程序提供的軋輥數(shù)據(jù) (工作輥和支撐輥的直徑、凸度、輥身長(zhǎng)度等)、熱凸度計(jì)算模塊計(jì)算的各道次帶鋼熱凸度、 軋輥磨損計(jì)算模塊提供的各道次帶鋼的磨損凸度數(shù)據(jù)，從Ll傳來(lái)的當(dāng)前PC角和彎輥力值， 用一系列模型計(jì)算各機(jī)架的輥系變形與各機(jī)架出口凸度，從而計(jì)算出各機(jī)架的板形控制機(jī) 構(gòu)的設(shè)定值(優(yōu)化彎輥力、PC角或CVC橫移位置)，保證帶鋼達(dá)到目標(biāo)板凸度和平直度要求。 但是，熱連軋板形控制是一個(gè)多變量、時(shí)變、強(qiáng)耦合和非線性的復(fù)雜過(guò)程，乳制過(guò)程中各種 板形影響因素，如乳制力、彎輥力、乳輥磨損、熱凸度等都會(huì)隨著時(shí)間進(jìn)程與空間位置而變 化，并且互相影響、耦合。根據(jù)軋輥彈性變形和帶鋼塑性變形理論，各種板形因素和最終輥 縫之間的數(shù)學(xué)關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，因此目前板形控制系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)模型都是建立在大量簡(jiǎn)化和 假設(shè)基礎(chǔ)之上的，計(jì)算結(jié)果往往不能滿足用戶(hù)需求和產(chǎn)品精度。盡管引入了自適應(yīng)機(jī)制，但 是自適應(yīng)只對(duì)后續(xù)帶鋼起作用，一旦設(shè)定出現(xiàn)偏差，當(dāng)前帶鋼凸度整個(gè)軋制過(guò)程中就不會(huì) 有任何修正，導(dǎo)致帶鋼凸度整體超差。
[0005] 由于單純采用設(shè)定控制凸度具有上述缺點(diǎn)，近些年來(lái)動(dòng)態(tài)控制被引入到熱連軋的 凸度控制中，以減小模型設(shè)定不準(zhǔn)帶來(lái)的凸度偏差，提高熱軋帶鋼全長(zhǎng)凸度通板差精度。目 前動(dòng)態(tài)控制方法主要有兩種：一種是軋制力補(bǔ)償，即先鎖定一個(gè)軋制力，然后在軋制過(guò)程中 根據(jù)檢測(cè)到的實(shí)際軋制力和鎖定軋制力的偏差，動(dòng)態(tài)調(diào)整各機(jī)架的彎輥力輸出，使各機(jī)架 出口的凸度保持固定值。另一種是凸度反饋，是根據(jù)安裝在精軋末機(jī)架后面的多功能儀檢 測(cè)到的凸度實(shí)際值和目標(biāo)值進(jìn)行比較，將凸度偏差轉(zhuǎn)化為各機(jī)架彎輥力的修正值，對(duì)凸度 進(jìn)行反饋控制，因?yàn)楹髾C(jī)架帶鋼寬厚比已經(jīng)非常大，必須保持等比例凸度軋制，否則容易產(chǎn) 生浪形缺陷，所以一般凸度反饋一般僅對(duì)前機(jī)架的彎輥力起作用。
[0006] 目前主要存在以下幾種熱連軋帶鋼凸度反饋控制技術(shù)：
[0007] (1)2010年07月20日申請(qǐng)公開(kāi)的專(zhuān)利號(hào)為201010230419. 8的發(fā)明專(zhuān)利《熱軋串 聯(lián)式軋機(jī)的凸度和/或楔形自動(dòng)控制方法及系統(tǒng)》，該發(fā)明涉及一種熱軋串聯(lián)式軋機(jī)的凸度 和/或楔形自動(dòng)控制方法及系統(tǒng)（ASCC)，通過(guò)在熱軋串聯(lián)式軋機(jī)中建立從首臺(tái)到末臺(tái)精軋 機(jī)架的工作輥彎曲和輥縫調(diào)平的反饋控制，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化的帶材凸度（楔形）控制，即 在軋制過(guò)程中，ASCC模型在檢測(cè)出帶鋼楔形后，同目標(biāo)楔形比較得出偏差，利用系統(tǒng)的綜 合運(yùn)算和控制手段進(jìn)行糾偏，建立階梯式調(diào)整方法，從而使反饋控制的響應(yīng)最大化，以糾 正帶鋼楔形和凸度，保證產(chǎn)品良好的平直度，防止帶鋼在各機(jī)架內(nèi)的蛇形運(yùn)動(dòng)，消除現(xiàn)有 凸度控制手段單一的弊端，綜合平衡了凸度和平直度的關(guān)系。該專(zhuān)利可以對(duì)楔形和凸度進(jìn) 行綜合控制，但是對(duì)沿帶鋼長(zhǎng)度方向凸度值未進(jìn)行任何處理，由于多功能儀距離執(zhí)行機(jī)構(gòu) (各機(jī)架彎輥力）比較遠(yuǎn)，存在較大的滯后，當(dāng)凸度波動(dòng)較大時(shí)，會(huì)引起超調(diào)乃至反向調(diào)節(jié)， 會(huì)加大精軋機(jī)組出口凸度的波動(dòng)。
[0008] (2) 1995年06月09日申請(qǐng)的專(zhuān)利號(hào)為W01995GB01354的發(fā)明專(zhuān)利《STRIP PROFILE CONTROL》，這個(gè)專(zhuān)利是通過(guò)測(cè)量一個(gè)三機(jī)架連軋機(jī)出口凸度偏差，然后根據(jù)這個(gè) 偏差修正機(jī)架冷卻水的水量從而控制帶鋼的出口凸度對(duì)出口凸度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。該方法可 以提高帶鋼凸度控制精度。但這種方式同樣對(duì)凸度測(cè)量值未進(jìn)行任何濾波處理，測(cè)量值直 接應(yīng)用于反饋控制，難以對(duì)軋制過(guò)程中出現(xiàn)的各種較高頻率的凸度波動(dòng)進(jìn)行控制，由于測(cè) 量?jī)x表的滯后和水冷控制凸度的大時(shí)滯，某些情況下還容易導(dǎo)致誤調(diào)節(jié)。
[0009] 以上這些方法主要通過(guò)反饋控制來(lái)提高凸度控制精度，但由于用于反饋控制的測(cè) 量?jī)x表位于精軋出口機(jī)架后面，存在較大的時(shí)滯性，只能用來(lái)控制趨勢(shì)性變化的凸度；而目 前的方法對(duì)凸度測(cè)量值都未進(jìn)行處理，不能濾去溫度或來(lái)料凸度波動(dòng)導(dǎo)致的凸度周期性變 化，提取出凸度的趨勢(shì)性變化，所以在實(shí)際使用中容易發(fā)生誤調(diào)或超調(diào)，影響整個(gè)凸度控制 精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種基于滑動(dòng)平均濾波的熱軋帶鋼凸度反饋控制方法，該方 法利用滑動(dòng)濾波的方法濾去由于溫度或軋制力波動(dòng)導(dǎo)致的凸度周期性波動(dòng)，只對(duì)凸度的趨 勢(shì)性偏差進(jìn)行反饋控制，避免超調(diào)或者反向調(diào)節(jié)，提高熱軋帶鋼產(chǎn)品的凸度精度，用以解決 傳統(tǒng)凸度控制方法容易發(fā)生誤調(diào)或超調(diào)，整個(gè)凸度控制精度低的問(wèn)題。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種基于滑動(dòng)平均濾波的熱軋帶鋼凸度反饋 控制方法，該方法應(yīng)用于7機(jī)架熱連軋精軋機(jī)，凸度控制設(shè)備包括多功能儀、凸度反饋控制 器和過(guò)程機(jī)，所述的多功能儀設(shè)置在精軋F(tuán)7機(jī)架出口，所述的多功能儀和過(guò)程機(jī)的信號(hào)輸 出端與凸度反饋控制器的信號(hào)輸入端連接，所述的凸度反饋控制器的控制輸出端與精軋 Fl~F4機(jī)架連接，該方法包括如下步驟：
[0012] (1)根據(jù)加熱爐水冷梁的梁距和帶鋼穿帶速度，得到精軋F(tuán)7機(jī)架出口滑動(dòng)平均濾 波的濾波周期；
[0013] (2)過(guò)程機(jī)設(shè)定帶鋼的凸度目標(biāo)值，并傳送給凸度反饋控制器；
[0014] (3)當(dāng)帶鋼穿帶完成，且頭部到達(dá)精軋出口的多功能儀后，多功能儀開(kāi)始測(cè)量帶鋼 凸度，并將測(cè)量到的帶鋼凸度實(shí)測(cè)值傳送給凸度反饋控制器；
[0015] (4)如果凸度反饋控制器對(duì)凸度實(shí)測(cè)值的采樣數(shù)小于滑動(dòng)平均濾波周期，則精軋 Fl~F4機(jī)架的彎輥力保持不變；如果凸度實(shí)測(cè)值的采樣數(shù)大于或等于滑動(dòng)平均濾波周期， 則對(duì)采樣的凸度實(shí)測(cè)值進(jìn)行滑動(dòng)平均濾波處理；
[0016] (5)比較滑動(dòng)平均濾波處理后的凸度實(shí)測(cè)值和凸度目標(biāo)值，得到凸度偏差值，并將 凸度偏差值分配到精軋F(tuán)l~F4機(jī)架；
[0017] (6)將精軋F(tuán)l~F4機(jī)架中各機(jī)架出口的凸度偏差值轉(zhuǎn)化為彎輥力修正值，將所述 的各機(jī)架的彎輥力修正值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)；
[0018] (7)將PI調(diào)節(jié)后的彎輥力修正值進(jìn)行限幅處理，即：如果PI調(diào)節(jié)后的彎輥力修正 值超出其極限值，則彎輥力修正值輸出為極限值，如果沒(méi)有超出極限值，則輸出步驟（6)得 到的彎輥力修正值；