專利名稱：一種新型的軋制過程自適應控制方法
技術領域：
本發明屬于金屬加工板帶產品軋制技術領域，涉及一種新型的過程控制道次自適應計算方法，尤其是在線設定計算控制系統；同時，本發明還涉及一種板材軋制道次負荷分配方法。
背景技術：
金屬板材在軋制時，要將厚的板坯軋制成厚度較小的成品板材，由于軋機設備能力的限制，不能夠一次性軋制成型，需要往復軋制多次才能獲得最終的成品。每軋制一次稱為一個道次，每個道次都承擔一部分的厚度壓下量。計算機控制時，各個道次的壓下量分配稱為負荷分配，計算各道次壓下量分配的方法稱為負荷分配方法。在負荷分配計算時，可以獲得的物理量包括道次壓下量、軋制壓力、軋制力矩、軋機速度、彎輥力等。計算機控制系統要對整個軋制過程進行控制，對每個軋制道次進行高精度設定，以滿足產品質量的精度要求。各道次設定的主要物理量包括軋制力、軋輥輥縫、軋制力矩、軋機速度、冷卻水量、除鱗水量、彎輥力等。一般情況下，計算系統根據生產的板材品種、規格和坯料的規格，結合軋機的能力(電機的最大力矩和最大軋制壓力)，采用一定的計算方法，在軋鋼前，先給出軋制道次總數以及各道次的主要物理量的設定值，此時稱為預設定。預設定的物理量的數值要在軋制過程中，根據軋制的實際情況和溫度檢測數值，對預設定各物理量的數值進行動態修正，以獲得較好的控制效果。在軋制過程中，計算機需要根據前面已經軋制過的道次情況和溫度檢測情況，對將要軋制道次的各設定物理量的數值進行修正，這種修正方式叫做道次的預測控制，也稱為道次間的自適應控制。板材軋制時，道次間的自適應控制主要通過溫度檢測，軋制壓力、軋輥輥縫、軋制力矩等的設定值和實際值的偏差實現。常規的方法是，根據前面道次的軋制壓力、輥縫、彎輥力等計算出實際的軋制出口厚度，根據厚度的變化量和溫度的檢測重新計算后面道次的設定值，此時不再改變道次的壓下量分配而只改變軋制力設定、力矩設定、輥縫設定、彎輥力設定等。在軋制預設定和道次間控制時，溫度是一個最為重要的因素，溫度的變化影響到軋制力設定、軋輥輥縫設定、力矩設定、速度設定、彎輥力設定等。目前的軋制預設定和道次間的自適應控制都需要高精度的溫度測量值。特別是對性能要求高的一些板材，需要在一定溫度條件下進行控制軋制，溫度的偏差更容易造成產品的質量偏差，產生較大的尺寸偏差和性能偏差。在實際生產中，一方面往往由于冷卻水、氧化物皮等眾多因素的影響，溫度檢測儀表很難給出真實的板材變形溫度數值；另一方面，即便是板材表面沒有冷卻水、氧化物皮等，溫度檢測儀表也只能檢測出板材表面的溫度，由于表面溫度與內部溫度有較大的差異，檢測儀表幾乎不能確定真正的板材變形溫度，這兩種情況都會產生較大的溫度偏差，從而影響到各道次的軋制壓力、軋輥輥縫、軋制力矩、彎輥力等的設定精度，進而影響到最終的產品質量。目前的道次間自適應技術一是需要高精度的溫度檢測，二是自適應的物理量是軋制壓力、輥縫、軋制力矩、彎輥力，沒有道次間溫度的自適應計算。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是:提出了一種新的方法，建立了溫度預測計算模型，解決了溫度檢測儀表帶來的誤差問題，建立了溫度自適應計算方法。根據預測的溫度直接采用負荷分配算法重新計算剩余道次的負荷分配，動態地修正各道次的壓下量，獲得高精度的控制質量。對于固定的生產線，其軋機設備系統是固定的，電機系統和軋機本體的力能參數都是固定的，軋制單塊板材時，板材的坯料和成品的尺寸是固定的，性能要求也是固定的。整個軋制過程波動最大、最活躍的因素就是溫度，溫度影響到軋制壓力、軋制力矩，最終影響到產品的質量和設備系統的利用率。本發明采用了以下方法，獲得真實的變形溫度。軋制壓力是板材寬度、板材的入口厚度、板材的出口厚度、板材的溫度、軋機速度、軋輥半徑的函數，可以寫作:
權利要求
1.一種新型的軋制過程自適應控制方法，用于金屬加工板帶產品在線規程設定計算控制系統，其特征在于，所述方法包括實際軋制力檢測、實際電機力矩檢測、設備力能參數、板坯規格參數、產品規格參數、性能參數、電機力矩偏差計算模塊、軋制力偏差計算模塊、規程預計算模塊、軋制力偏微分矩陣計算模塊、電機力矩偏微分矩陣計算模塊、入口溫度調整計算模塊、規程計算模塊、規程保存模塊: 所述實際軋制力檢測，使用油壓傳感器或測壓頭傳感器測量實際軋制力； 所述實際電機力矩檢測，從電機傳動系統獲得實際電機力矩； 所述設備力能參數，體現了生產設備的機械性能； 所述板坯規格參數，包括板坯的尺寸、出爐溫度、鋼種規格等信息； 所述產品規格參數，包括產品的尺寸、終軋溫度等信息； 所述性能參數，包括產品的生產工藝特殊要求、產品質量要求等信息； 所述電機力矩偏差計算模塊，可以計算前面道次中設定電機力矩與實際電機力矩的偏差; 所述軋制力偏差計算模塊，可以計算前面道次中設定軋制力與實際軋制力的偏差；所述規程預計算模塊:可根據設備力能參數、板坯規格參數、產品規格參數和性能參數，預計算出軋制規程； 所述軋制力偏微分矩陣計算模塊，根據預計算軋制規程，計算出軋制力偏微分矩陣； 所述電機力矩偏微分矩陣計算模塊，根據預計算軋制規程，計算出電機力矩偏微分矩陣； 所述入口溫度調整計算模塊，根據電機力矩偏差、軋制力偏差、電機力矩偏微分矩陣和軋制力偏微分矩陣，計算出鋼板入口溫度的調節量； 所述規程計算模塊，根據入口溫度調整計算模塊的結果，對預計算的軋制規程進行修正； 所述規程保存模塊，可保存軋制規程，用于后續道次的自適應控制方法。
2.根據權利要求1所述的軋制過程自適應控制方法，其特征在于:不依賴溫度檢測儀表，可通過軋制力和電機力矩等計算出軋件內部溫度。
3.根據權利要求1所述的軋制過程自適應控制方法，其特征在于:軋制規程的第一個道次，本方法不對軋制規程進行調節；從軋制規程的第二道次開始，本方法可實現軋制規程的滾動優化。
4.根據權利要求1所述的軋制過程自適應控制方法，其特征在于:在軋制規程的中前期，影響溫度調節量的主導因素是電機力矩偏差；在軋制規程的后期，影響溫度調節量的主導因素是軋制力偏差。
5.一種利用權利要求1至4任意一項所述的軋制過程自適應控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A、根據設備力能參數、 板坯規格參數、成品規格參數、性能參數等進行預計算，獲取預計算的各物理量矩陣； 步驟B、根據步驟A計算出的各物理量矩陣計算出相應的軋制力偏微分矩陣； 步驟C、根據步驟A計算出的各物理量矩陣計算出相應的電機力矩偏微分矩陣； 步驟D、獲取軋制過程前兩道次的軋制力實測值和電機力矩實測值；步驟E、分別計算出前兩道次的軋制力偏差和電機力矩偏差，并據此計算出前兩道次的溫度偏差調節量； 步驟F、根據步驟E的結果計算本道次入口溫度調節量； 步驟G、根據步驟F的結果計算本道次入口溫度； 步驟H、根據步驟G的計算結果和板材當前厚度重新計算軋制規程，并得到對應的預計算的各物理量矩陣、軋制力偏微分矩陣、電機力矩偏微分矩陣，用于下一道次的自適應控制； 步驟1、重復步驟D至步驟H的過程，直到乳制完成。
全文摘要
本發明揭示了一種新型的過程控制道次自適應計算方法，該方法屬于金屬加工板帶產品軋制技術領域，用于在線規程設定計算控制系統。該方法首先計算出軋制力和電機力矩的偏微分矩陣，利用前面道次的軋制力偏差和電機力矩偏差，計算出軋件的真實溫度，然后根據該入口溫度動態修正軋制規程。本發明通過理論計算成功預測軋件溫度，提高了軋制規程的設定精度，可有效地改善產品的精度指標。
文檔編號B21B37/52GK103100564SQ20111035378
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者王 琦, 羅文濤, 王健, 楊雁青 申請人:上海優控科技有限公司