冷軋熱鍍鋅鍍層均勻度的偏差值控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種冷軋熱鍍鋅鍍層均勻度的偏差值控制方法，包括以下步驟：1）建立刀唇開(kāi)度對(duì)鍍層厚度的影響模型；2）建立決定每一個(gè)氣刀刀唇伺服電機(jī)調(diào)整量對(duì)各個(gè)鍍層影響權(quán)值的影響效率函數(shù)矩陣；3）根據(jù)二次型誤差函數(shù)最小原則求解電機(jī)調(diào)整量；4）考慮實(shí)際應(yīng)用特征修正二次型誤差函數(shù)，當(dāng)某點(diǎn)鍍鋅厚度測(cè)量值偏移大部分的測(cè)量點(diǎn)時(shí)，為了避免極端值的干擾影響其它區(qū)域的鍍層控制，在誤差函數(shù)中增加了一項(xiàng)過(guò)濾函數(shù)，最后得到所需的氣刀唇開(kāi)度。本發(fā)明提出了新的適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的鍍鋅層厚度計(jì)算模型，引入影響效率函數(shù)矩陣，提高了鍍層均勻度控制精度，同時(shí)增加成本函數(shù)和過(guò)濾函數(shù)項(xiàng)，提高了鍍層誤差函數(shù)精度，從而提高了鍍層均勻度計(jì)算精度，使鍍鋅產(chǎn)品表面質(zhì)量得以改善。
【專利說(shuō)明】冷軋熱鍍鋅鍍層均勻度的偏差值控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鍍鋅過(guò)程自動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及冷軋熱鍍鋅線鍍鋅工藝與鍍層控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]衡量鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)就是鍍層厚度及其均勻性。鍍層太厚不僅會(huì)浪費(fèi)鋅錠等原材料，而且會(huì)影響產(chǎn)品的點(diǎn)焊性、附著性、鍍層的抗粉化性等使用性能；而鍍層太薄則會(huì)影響到產(chǎn)品的抗腐蝕性，用戶一般不會(huì)接受。因此鍍層均勻度系統(tǒng)的控制水平將直接影響到熱鍍鋅板的產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本和產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。這就對(duì)鍍層均勻度控制技術(shù)提出了很高的技術(shù)要求和控制難度，要在帶鋼表面得到均勻、穩(wěn)定的鍍鋅層，就必須要設(shè)計(jì)一套嚴(yán)密的控制策略，根據(jù)帶鋼當(dāng)前的生產(chǎn)條件，通過(guò)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)與鍍層均勻度相關(guān)的關(guān)鍵控制因素，氣刀壓力、氣刀唇縫開(kāi)度等參數(shù)。其中，氣刀刀唇橫向形狀和大小，作為控制鍍鋅產(chǎn)品鋅層均勻性的重要指標(biāo)來(lái)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。我國(guó)現(xiàn)有的熱鍍鋅生產(chǎn)線機(jī)組均從國(guó)外引進(jìn)，其中控制鋅層厚度和均勻度的氣刀也全是引進(jìn)設(shè)備，如德國(guó)FOEN氣刀、意大利達(dá)涅利的柯勒氣刀、法國(guó)CLECIM動(dòng)態(tài)氣刀DAK (dynamic air knives)系統(tǒng)。其中DAK E型氣刀很重要的一個(gè)特點(diǎn)是可以在線調(diào)節(jié)氣刀刀唇的開(kāi)度，改變刀唇形狀控制帶鋼橫向面涂層的均勻度。氣刀的下刀唇固定，上刀唇唇形可以改變，在上刀唇上均勻分布有12個(gè)刀唇電機(jī)，交流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲杠的直線壓下量，從而改變氣刀的刀唇形狀。
[0003]專利號(hào)為CN200820151950.4的中國(guó)專利采用輔助氣刀+ ‘V’型擋板雙重控制策略，提供了基于帶鋼邊部過(guò)鍍鋅問(wèn)題的邊控裝置研究，提出了新型氣刀裝置方案，它是通過(guò)改變氣刀邊部擋板尺寸和擋板與帶鋼間的間隙，研究了在一定氣壓和帶鋼寬度等條件下，擋板尺寸和間隙對(duì)帶鋼邊部鋅層厚度的影響規(guī)律，其缺點(diǎn)是只考慮到刀唇開(kāi)度對(duì)帶鋼邊部過(guò)鍍鋅的抑制作用，并沒(méi)有解決帶鋼橫向其它部位鍍層厚度不均問(wèn)題，而且還只是停留在系統(tǒng)仿真階段未投入實(shí)際工業(yè)應(yīng)用；專利號(hào)為CN201110143959.7的中國(guó)專利涉及一種可防止氣刀結(jié)瘤的用于對(duì)控制鍍鋅層`厚度的氣刀進(jìn)行精確調(diào)整的方法，該方法包括調(diào)整左刀唇與右刀唇之間水平度的步驟，由`于平面基準(zhǔn)板的兩端分別插入并放置在左刀唇與右刀唇內(nèi)，因此，通過(guò)水平儀測(cè)量出的該平面基準(zhǔn)板與水平面之間的傾斜角度能夠直接反映左刀唇與右刀唇之間的水平度，從而確保了后續(xù)的水平度調(diào)整的精確性，缺點(diǎn)是它只是針對(duì)氣刀結(jié)瘤問(wèn)題提出的補(bǔ)償方法，對(duì)鍍層橫向均勻度未作處理；專利號(hào)為CN200910131086.0的中國(guó)專利提到了電鍍鋅鋅層厚度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法及其在PLC上的應(yīng)用，設(shè)計(jì)的電鍍鋅鋅層厚度BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，能夠高精度地控制鍍鋅厚度、有效地抑制工業(yè)干擾、智能自適應(yīng)，具有很好的精確性和容錯(cuò)性，缺點(diǎn)是單從平均鋅層厚度方面考慮，沒(méi)有提及帶鋼橫向鍍層厚度計(jì)算模型和控制方法。
[0004]目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)鍍鋅生產(chǎn)線中，氣刀刀唇橫向形狀和開(kāi)口度的調(diào)節(jié)都是在線外，通過(guò)η個(gè)手動(dòng)螺旋執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)定開(kāi)口度的大小及橫向變化量，一旦投入實(shí)際生產(chǎn)則無(wú)法動(dòng)態(tài)改變，嚴(yán)重制約了鍍層均勻度的調(diào)節(jié)能力。另外，即使應(yīng)用DAK氣刀，其自動(dòng)控制刀唇電機(jī)改變鍍層均勻度的效果也不明顯，主要原因就是建立的均勻度偏差值控制模型存在缺陷，如每個(gè)刀唇電機(jī)調(diào)整對(duì)鍍層影響的權(quán)值計(jì)算模型，采用正交多項(xiàng)式回歸的方法，此算法較復(fù)雜實(shí)用性不強(qiáng)且精度不高，另外沒(méi)有考慮刀唇調(diào)整對(duì)延遲反饋反應(yīng)過(guò)于靈敏的特性和鍍層測(cè)量較大偏差值的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種冷軋熱鍍鋅鍍層均勻度的偏差值控制方法，以提高帶鋼鍍鋅過(guò)程氣刀刀唇開(kāi)度的設(shè)定精度，從而提高冷軋鍍鋅板成品鍍層均勻度和表面質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，該冷軋熱鍍鋅鍍層均勻度的偏差值控制方法包括如下步驟:
[0007]I)建立刀唇開(kāi)度對(duì)鍍層厚度的影響模型
[0008]影響帶鋼表面鋅層厚度的因素很多，從變量可控制以及對(duì)帶鋼表面鍍層厚度影響的大小，一般認(rèn)為鍍層厚度CW是帶鋼速度LS、噴氣壓力P、氣刀與帶鋼表面距離D和刀唇平均唇縫值α的函數(shù):


-尤2
[0009]( if = K'lH'Te(I)
[0010]式中，a，b, c為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析得到的自適應(yīng)系數(shù)；&，K2為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，其中K2取決于鍍層類型。
[0011]從式(I)的鋅層厚度模型中，鋅層厚度是刀唇縫值的指數(shù)，如果鍍層測(cè)厚儀在帶鋼橫向上檢測(cè)到采樣點(diǎn)的鍍層厚 度偏離平均鍍層厚度，則橫向鍍層誤差控制將調(diào)整多個(gè)刀唇電機(jī)改變唇縫值，消除采樣點(diǎn)的鍍層厚度偏差。
[0012]2)建立決定每一個(gè)氣刀刀唇伺服電機(jī)調(diào)整量對(duì)各個(gè)鍍層影響權(quán)值的影響效率函數(shù)矩陣
[0013]基于決定每一個(gè)氣刀刀唇伺服電機(jī)調(diào)整量對(duì)各個(gè)鍍層影響權(quán)值，建立影響效率函數(shù)矩陣(Influence Efficiency Function Matrix),氣刀的上刀唇縫可調(diào)，其中，鍍層測(cè)厚儀測(cè)量區(qū)域數(shù)量為n，氣刀刀唇伺服電機(jī)數(shù)量為m，伺服電機(jī)之間的距離為Xa，則計(jì)算公式如下:

i — P — )[ P
[0014]Mu = Max (o, nr.) = Max 0, ^^
^ a 」(2)
[0015]式中，Pi為第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)與第m個(gè)電機(jī)之間的距離；
[0016]Xj為第j個(gè)電機(jī)與第m個(gè)電機(jī)之間的距離；
[0017]Mij為影響效率函數(shù)矩陣第i列、第j行的元素。
[0018]3)根據(jù)二次型誤差函數(shù)最小原則求解電機(jī)調(diào)整量
[0019]根據(jù)最優(yōu)化原理定義每一個(gè)測(cè)量區(qū)域的鍍層厚度誤差函數(shù)，此為一個(gè)多變量函數(shù)，變量為ct ” i e I…m:[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種冷軋熱鍍鋅鍍層均勻度的偏差值控制方法，其特征在于包括以下步驟: 1)建立刀唇開(kāi)度對(duì)鍍層厚度的影響模型
【文檔編號(hào)】C23C2/16GK103510032SQ201210205671
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】張巖, 費(fèi)靜, 劉寶權(quán), 秦大偉, 宋君, 王軍生, 吳萌, 孔偉東, 侯永剛 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司