專利名稱：一種冷軋機(jī)工作輥彎輥超限的動(dòng)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(jī)工作輥彎輥超限的動(dòng)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(duì)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(duì)冷軋帶鋼的需求不斷增加的同時(shí)，對(duì)冷軋帶鋼的板形質(zhì)量也提出了越來越高的要求。UCM軋機(jī)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(jī)構(gòu)，相比普通四輥軋機(jī)，對(duì)板形的控制能力大大增強(qiáng)。對(duì)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(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制模型對(duì)提高板形控制精度具有重要意義。實(shí)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(shí)，就會(huì)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(duì)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(duì)稱部分。對(duì)于局部板形缺陷，則采用軋輥分段冷卻控制來加以消除。對(duì)于一般的對(duì)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(duì)稱性板形缺陷時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)對(duì)稱性板形缺陷還沒完全被消除，工作輥彎輥就達(dá)到了調(diào)節(jié)極限的狀況。此時(shí)，如果其它板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還沒有超限，并且可以控制帶鋼的對(duì)稱性板形缺陷，則可以利用它們?cè)谄湔{(diào)節(jié)區(qū)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)來消除那些工作輥彎輥未能消除的對(duì)稱性板形缺陷，這就是板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)交替控制的研究思路。本文以某 1250單機(jī)架六輥可逆冷軋機(jī)為例，深入研究板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效，針對(duì)實(shí)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(jī)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(duì)提高軋機(jī)的板形控制精度具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種針對(duì)冷軋機(jī)工作輥彎輥調(diào)節(jié)超限時(shí)的動(dòng)態(tài)替代調(diào)節(jié)處理方法。該動(dòng)態(tài)替代調(diào)節(jié)方法通過分析各個(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)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(jī)構(gòu)，作為工作輥彎輥調(diào)節(jié)超限時(shí)的替代調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。同時(shí)，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(jī)對(duì)具有較大對(duì)稱性板形缺陷的帶鋼的板形控制能力。一種冷軋機(jī)工作輥彎輥超限的動(dòng)態(tài)替代調(diào)節(jié)方法，按如下步驟進(jìn)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(jī)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(jī)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(gè)橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)交點(diǎn)處的板形調(diào)節(jié)機(jī)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(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的板形調(diào)控功效計(jì)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(cè)量點(diǎn)數(shù)目；Δυ為板形機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量矩陣；Aun為板形機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量矩陣中的參數(shù)； η為板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)數(shù)目；如

圖1所示A、B、C和D四點(diǎn)即為坐標(biāo)點(diǎn)，每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)處是一個(gè)至少5X5的二維板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣。若實(shí)際軋制過程中帶鋼寬度和軋制力參數(shù)不在節(jié)點(diǎn)上，則可以通過插值計(jì)算求解實(shí)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(shí)際軋制力和帶鋼寬度分別為7600KN和1. 23m時(shí)，則可以確定其在圖中的工作點(diǎn)位置為0點(diǎn)，它在圖中的邊界分別為A、B、C和D四點(diǎn)，通過這四點(diǎn)處的板形調(diào)控功效系數(shù)矩陣以及A、B、C 和D四個(gè)工作點(diǎn)與工作點(diǎn)0之間的權(quán)重因子γΑ、yB, Yc和Y D，可以通過插值計(jì)算求解實(shí)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(shí)現(xiàn)替代調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)板形調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括工作輥彎輥、中間輥橫移、中間輥彎輥、軋機(jī)傾斜。對(duì)各個(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線在同一坐標(biāo)系下進(jìn)行對(duì)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(jī)構(gòu)，通過計(jì)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(duì)板形的影響基本都是對(duì)稱的，因此確定用于工作輥彎輥調(diào)節(jié)超限時(shí)的替代板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有中間輥和中間輥橫移兩個(gè)。步驟三、根據(jù)本周期所測(cè)帶鋼板形偏差，在閉環(huán)系統(tǒng)中使用評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算各個(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)量。評(píng)價(jià)函數(shù)為
mη
權(quán)利要求
1. 一種冷軋機(jī)工作輥彎輥超限的動(dòng)態(tài)替代調(diào)節(jié)方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)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(jī)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(jī)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(gè)橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)交點(diǎn)處的板形調(diào)節(jié)機(jī)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(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的板形調(diào)控功效計(jì)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(cè)量點(diǎn)數(shù)目；Δυ為板形機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量矩陣；Aun為板形機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量矩陣中的參數(shù)；η為板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)數(shù)目；步驟二、確定用于實(shí)現(xiàn)替代調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)板形調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括工作輥彎輥、中間輥橫移、中間輥彎輥、軋機(jī)傾斜；對(duì)各個(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線在同一坐標(biāo)系下進(jìn)行對(duì)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(jī)構(gòu)，通過計(jì)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(duì)板形的影響基本都是對(duì)稱的， 因此確定用于工作輥彎輥調(diào)節(jié)超限時(shí)的替代板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有中間輥和中間輥橫移兩個(gè)；步驟三、根據(jù)本周期所測(cè)帶鋼板形偏差，在閉環(huán)系統(tǒng)中使用評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算各個(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)量； 評(píng)價(jià)函數(shù)為mηJ = ^gXAyi-^j Auj-Effij)]2i=l ；=1式中J為評(píng)價(jià)函數(shù);m為板寬方向上的測(cè)量點(diǎn)數(shù)目&為板寬方向上各測(cè)量點(diǎn)的權(quán)重因子；Auj為第j個(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)量；Effij為第j個(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì)第i個(gè)測(cè)量段的板形調(diào)節(jié)功效系數(shù)，Ayi為第i個(gè)測(cè)量段板形設(shè)定值與實(shí)際值之間的偏差； 使J最小時(shí)有dJIdXui=Q O'= 1,2,L ,η)可得η個(gè)方程，求解方程組可得各個(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)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(jì)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(jìn)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(shí)際值已經(jīng)超限時(shí)，即
全文摘要
一種冷軋機(jī)工作輥彎輥超限的動(dòng)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(jìn)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(shí)現(xiàn)替代調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；三、計(jì)算各個(gè)板形調(diào)節(jié)機(jī)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(jì)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(jī)傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出量；步驟六、計(jì)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(jī)傾斜調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)降低工作輥彎輥在軋制具有較大對(duì)稱性板形缺陷帶材時(shí)總處于滿負(fù)荷狀態(tài)的情況。計(jì)算精度高，通用性好、板形控制精度高、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21B37/28GK102172639SQ201010616810
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)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(qǐng)人:東北大學(xué)