一種冷軋帶材板形前饋控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及帶材軋制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種冷軋帶材板形前饋控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 冷軋板帶鋼表面美觀、加工性能好，是汽車、建筑、家電、食品等行業(yè)必不可少的原 材料，其生產(chǎn)難度大、精度要求高，是鋼鐵工業(yè)各工序中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，具有較高的附加值。 帶材冷軋通常采用熱軋產(chǎn)品為原料，經(jīng)過一臺軋機(jī)往復(fù)軋制或者多機(jī)架的連續(xù)軋制形成， 帶材冷軋過程中，乳機(jī)入口帶材板形質(zhì)量直接影響軋制穩(wěn)定性，而且對軋機(jī)出口帶材板形 也具有一定的影響。在現(xiàn)有可逆式冷軋機(jī)組中，大都在軋機(jī)入口和出口同時配置板形儀、或 者僅在軋機(jī)出口配置板形儀，通常通過板形反饋控制對軋機(jī)出口帶材板形進(jìn)行控制，沒有 考慮減小甚至消除軋機(jī)入口帶材板形對軋制過程穩(wěn)定性以及軋機(jī)出口帶材板形的不良影 響，例如，專利號為ZL201210110506. 9(授權(quán)公告號為CN 102641899B)的中國發(fā)明專利《利 用反饋數(shù)據(jù)提高軋機(jī)板形設(shè)定及動態(tài)控制精度的方法》。
[0003] 韓國專利KR20000042516A中為了提高森吉米爾軋機(jī)軋制過程的穩(wěn)定性，防止鐮 刀彎和跑偏的發(fā)生，提出了森吉米爾軋機(jī)的一種板形控制方法。該控制方法中，在軋機(jī)入口 和出口分別安裝有第一和第二兩個板形檢測儀，接著將兩個板形儀測量的板形值輸入板形 控制單元，并被分解為幾類典性的板形模式，最后根據(jù)板形模式分類結(jié)果，計算確定森吉米 爾軋機(jī)ASU的位置調(diào)整量。該方法同時將軋機(jī)入口板形和出口板形作為板形控制輸入，主 要以軋后板形作為控制目標(biāo)，難以及時消除入口來料板形對軋制過程穩(wěn)定性以及出口板形 的影響。
[0004] 美國專利US8050792B2公開了用一個影響矩陣描述軋機(jī)每一個板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)對 板形的影響效率，根據(jù)實(shí)測板形和目標(biāo)板形計算確定板形偏差向量，其中動態(tài)控制器是用 來計算優(yōu)化板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)置點(diǎn)，以盡量減少板形偏差，從而實(shí)現(xiàn)所期望的板形。該方法 屬于以軋后板形作為控制目標(biāo)的板形反饋控制方法，沒有考慮軋機(jī)入口帶材板形對軋制過 程穩(wěn)定性以及軋機(jī)出口帶材板形的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)而提供一種能提高軋制過程穩(wěn)定性， 從而保證冷軋產(chǎn)品質(zhì)量的冷軋帶材板形前饋控制方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種冷軋帶材板形前饋控制方 法，其特征在于，包括 ：
[0007] 步驟1 :在可逆式冷軋機(jī)的入口配置一帶材板形儀，或者在可逆式冷軋機(jī)的入口 和出口分別配置一帶材板形儀，實(shí)時檢測并跟蹤記錄軋機(jī)入口帶材板形以及對應(yīng)的長度位 置；
[0008] 步驟2 :前饋板形偏差的確定：
[0009] 對于首軋制道次，根據(jù)首軋制道次軋機(jī)入口實(shí)測板形、入口來料板形設(shè)定值和首 軋制道次軋機(jī)入口板形對出口板形遺傳系數(shù)確定前饋板形偏差；
[0010] 對于首軋制道次以外的后續(xù)各軋制道次，如果在當(dāng)前軋制道次軋機(jī)入口和出口分 別配置帶材板形儀，則根據(jù)當(dāng)前軋制道次入口實(shí)測板形、上一軋制道次軋機(jī)出口目標(biāo)板形 和當(dāng)前軋制道次軋機(jī)入口板形對出口板形遺傳系數(shù)確實(shí)前饋板形偏差；
[0011] 對于首軋制道次以外的后續(xù)各軋制道次，如果僅在上一軋制道次軋機(jī)出口配置帶 材板形檢測儀，則根據(jù)上一軋制道次軋機(jī)出口實(shí)測板形、上一軋制道次軋機(jī)出口目標(biāo)板形 和當(dāng)前軋制道次軋機(jī)入口板形對出口板形遺傳系數(shù)，確定前饋板形偏差；
[0012] 步驟3 :以前饋板形偏差最小化為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以軋機(jī)各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)解量 為優(yōu)化自變量，以相關(guān)常量約束和函數(shù)約束為約束條件，建立板形前饋控制模型；
[0013] 步驟4 :對入口板形儀到軋機(jī)之間帶材進(jìn)行位置跟蹤，當(dāng)被跟蹤帶材進(jìn)入軋機(jī)時， 利用所述板形前饋模型，采用相關(guān)多變量尋優(yōu)算法，計算確定各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的前饋控制 調(diào)節(jié)量，最后輸出各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)前饋控制調(diào)節(jié)量。
[0014] 進(jìn)一步，本發(fā)明的優(yōu)選方案中，所述冷軋機(jī)為二十輥軋機(jī)，該冷軋機(jī)的板形執(zhí)行機(jī) 構(gòu)包括7個支承輥凸度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)ASUp ASU2、……、ASU7，上、下第一中間輥軸向竄動機(jī)構(gòu) SHIFTupper、SHIFTdown。
[0015] 再進(jìn)一步，所述步驟2中的前饋板形偏差分別由以下公式得到：
[0016] 首軋制道次，前饋板行偏差ei = β i · (V-F，-1)，其中β 首軋制道次軋機(jī)入口 板形對出口板形遺傳系數(shù)，F(xiàn)/-覆蓋于板形儀第i檢測單元帶材首軋制道次軋機(jī)入口板形 檢測值，覆蓋于板形儀第i檢測單元帶材首軋制道次入口來料板形設(shè)定值；
[0017] 首軋制道次以外的后續(xù)各軋制道次，如果在當(dāng)前軋制道次軋機(jī)入口和出口分別配 置帶材板形儀，前饋板行偏差％ = β 4，其中β ,-當(dāng)前軋制道次即第j軋 制道次軋機(jī)入口板形對出口板形遺傳系數(shù)，F(xiàn)/U-覆蓋于板形儀第i檢測單元帶材當(dāng)前軋 制道次即第j軋制道次軋機(jī)入口板形檢測值，L覆蓋于板形儀第i檢測單元帶材上一 軋制道次即第j-Ι軋制道次軋機(jī)出口板形目標(biāo)值；
[0018] 首軋制道次以外的后續(xù)各軋制道次，如果僅在上一軋制道次軋機(jī)出口配置帶材板 形檢測儀，前饋板行偏差ei = β · (F/b-] ^，其中β ,為當(dāng)前軋制道次即第j軋制 道次軋機(jī)入口板形對出口板形遺傳系數(shù)，1為覆蓋于板形儀第i檢測單元帶材上一軋 制道次即第j-Ι軋制道次軋機(jī)出口板形檢測值，1為覆蓋于板形儀第i檢測單元帶材 上一軋制道次即第j-Ι軋制道次軋機(jī)出口板形目標(biāo)值。
[0019] 再進(jìn)一步，所述步驟3中的前饋控制模型為：以前饋板形偏差最小化為優(yōu)化目標(biāo)， 建立板形前饋控制優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)J，如下所示：

[0023] 該式中i_帶材覆蓋的板形儀檢測單元序號，i = 1，2, ···，n，其中η為帶材覆蓋 的板形儀檢測單元數(shù)量，j_軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)序號，j = 1，2, ···，!!!，其中m為軋機(jī)具有的 板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量，ei-覆蓋于板形儀第i檢測單元帶材的前饋板形偏差，民-待求解確定 的軋機(jī)第j板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)前饋調(diào)節(jié)量，其中，AASUp AASU2，…，AASU7*別為軋機(jī)板形 執(zhí)行機(jī)構(gòu)ASUp ASU2，…，ASU7前饋調(diào)節(jié)量；Λ SHIFTUPPCT，Λ SHIFTd_分別為軋機(jī)上、下第一 中間輥軸向竄動前饋調(diào)節(jié)量，CoefV,-軋機(jī)第j板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)對覆蓋于板形儀第i檢測單 元帶材板形影響效率系數(shù)，weight-覆蓋于板形儀第i檢測單元帶材板形偏差權(quán)重系數(shù)， 0 < weight < 1. 0,根據(jù)需要消除的寬向各處帶材板形偏差優(yōu)先級確定，優(yōu)先級越高取值 越大，α Γ軋機(jī)第j板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)前饋調(diào)節(jié)量懲罰系數(shù)，0 < a j < 1. 0 ;
[0024] 板形前饋控制的m個常量約束條件，如下所示：
[0026] ASULlOT，ASU2-lOT，…，ASU7- lOT_ 分別為 ASUpASl^，...，ASU7T限值，
[0027] ASUl upp，ASU2 upp，…，ASU7 upp-分別為 ASUpASl^，...，ASU7i限值，
[0028] AASUUot，AASU2 k]W，…，AASU7 k]W-分別為 ASUpASUr ..?，八51]7單步調(diào)節(jié)量下限 值，
[0029] AASUL_，AASU2-_，…，AASU7-分別為 ASUpASl^，…，八51]7單步調(diào)節(jié)量上限 值，
[0030] SHIFTuppctJot，SHIFTuppCT_upp-分別為上第一中間輥軸向竄動下限值、上限值，
[0031] SHIFTd__lOT，SHIFTd__upp