燕山大学

燕山大学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：Smith预估器在冷轧机出口厚度控制中的应用学院（系）：电气工程学院自动化系年级专业：电气工程学院自动化系过控1班学生姓名：张海涛指导教师：魏立新完成日期：2015.3.25本科毕业设计开题报告11.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析一、冷轧AGC(出口厚度控制)目的和意义1什么是冷轧AGC冷轧AGC是冷扎机的出口厚度控制，是利用机架出口测厚仪对带钢的实际厚度进行测量，进而通过调节轧机辊缝或辊速对厚度进行反馈控制，以达到想要的厚度值，具有响应速度快、控制精度高的优点[1]。2.研究冷轧板HAGC的意义和目的1）我国背景和现状钢铁行业中的板带生产数量大、质量要求高、经济效益显著，因而各国都重视板带钢技术的提高，竞相把最先进的检测、控制技术用于板带轧制生产当中。随着连轧过程自动化技术的发展，对控制系统操作人员和工艺设计人员的要求也越来越苛刻。随着冷连轧过程控制自动化技术的发展，对控制系统也越来越复杂，系统需求也就越来越迫切[3-7]。冷轧带钢生产中的精轧机部分主要完成轧制力、带钢厚度、机架间带钢张力和活套角度等多个量的控制，是一个典型的有着相互干扰的多变量系统。传统的AGC张力控制系统由多个SISO的控制器组成，其控制方法主要为：通过调节轧机速度来调整活套高度，控制活套电机电流来维持带钢的张应力恒定，调整液压缸或压下电机的压下动作量来控制板厚。这样每个单独控制不仅要接受别的控制回路来的干扰量同时还给别的控制回路施加干扰，严重影响了控制效果，所以在控制特性上指标不高。面对日益苛刻的市场要求，基于整体性思想来实施精轧机综合控制已是发展的方向和潮流。对子系统或若干子系统的组合进行研究，分析其对整体控制目标和彼此之间的影响。同时结合先进控制理论，来最终实现精轧机的总体综合控制。国内外学者和工程技术人员做了大量的工作，特别是近年来成为研究的热点与难点[8-12]。2）冷轧板AGC的作用AGC自动厚度控制系统的作用：1、快速消除带钢头尾厚度偏差；2、减少换辊和辊缝的设定时间，提高轧机的作业率；3、增加坯料单重，最大限度地实现负公差轧制，可使带钢的综合利用率提高1～2%。4、准确显示带钢厚度，实现测厚仪功能。本科毕业设计开题报告2二、国内外冷轧板AGC研究现状1，国外冷轧板AGC。从1924年美国在阿斯兰建设的1470mm带连轧机和1926年在巴特勒建设的1070mm带连轧机起，带钢热连轧机已经有将近80年的发展史了[2]。因为带钢热连轧生产的高效率、高经济性，带钢在经济生活中，有广泛的用途，因而在轧钢生产中发展得最为迅速，而且也是各种新技术应用最为广泛的一个领域。从某种意义上来说，带钢连轧机的设备水平和工艺已经成为一个国家工业发展水平的一项重要标志。近年来，近终形连铸技术飞速发展，世界上第一套薄板坯连铸连轧生产线于1989年在美国Nu-cor公司投产，带钢的铸轧也取得了突破性的进展。由于该工艺具有大幅度缩短生产周期、节约能耗、提高钢材收得率、降低生产成本、减少基建投资等一系列优点。因而，被认为是今后带钢生产的发展方向。使用冷轧板AGC带钢生产工艺的新动向1）超薄带的生产热带生产可以在一定范围内替代冷轧带钢，但超薄带钢生产将降低成材率和轧机产量，经济上是否合算目前尚有争论。2）智能化。Eclecticism开发了一种新式的可逆式冷轧机，该轧机配备了智能凸度工作辊蹿辊，自动极形控制系统和Count数学模型的二级系统，设计年产量60万t。可以120m|s的速度轧制宽度达1650mm的板材。达涅里公司为Uncoil公司沙特Al-Jubail厂提供了一条先进的冷轧生产线，该生产线冷轧机部分采用了单机架四辊可逆式冷轧机。轧机顶部装有HAGC液压缸，底部装有斜锁板，可以实现轧制线自动调整，轧机还配置了E-型活动工作弯辊，平衡液压缸。3）无头轧制在带钢冷连轧上的应用。还有一种新工艺称为全连续生产带钢冷轧技术，日本川崎钢铁公司千叶厂的第三套轧线，是世界上首次采用带无头轧制技术的生产线。据资料介绍，实现带无头轧制，使板厚和板形波动减少，成材率提高0.5%-1.5%。本科毕业设计开题报告3三、研究的基本内容，拟解决的主要问题课题主要研究内容是设计单机架冷轧AGC系统，并研究厚度自动控制的原理。充分熟悉带材轧制工艺过程，完成工艺过程要求与传动控制系统设计及软件编程。厚度自动控制的方式是通过测厚仪或者其他的传感器对带钢实际轧出的厚度进行连续测量，根据得出的实测值与给定值相比较得到偏差信号，并且借助各种测量装置调整压下量、张力及压下速度，进而将轧机出口厚度控制在允许的偏差范围以内。液压AGC系统的自动厚度控制装置，是大型复杂、负载力很大、扰动因素很多、扰动关系复杂、控制速度和响应速度也很高的设备。采用了高精度仪表且有工业控制计算机系统控制的电伺服系统[13-15]。为消除各种原因造成的厚度误差,运用轧制时的弹塑性曲线,从而使出口板厚恒定，保证产品目标厚度、同板差和异版差达到性能的指标的要求。因此可采用各种不同的厚度调节方案和措施。首先，调节压下。调节压下是厚度控制的最主要方式，常用于消除由于轧件及工艺方面的原因影响轧制压力造成的厚度差，调节压下方法主要包括反馈式、厚度计式、前馈式和秒流量法液压式等厚度自动控制系统，广泛的应用于热连轧和冷连轧的头几机架及单机架冷轧机上。其次，调节张力。调节张力就是利用前后张力的变化来改变轧件塑性变形线斜率来控制厚度。最后，调轧制速度。轧制速度的变化影响到了张力、温度、摩擦系数等因素的变化,所以可通过调速来调张力、温度，从而来改变厚度可逆冷轧机的厚度控制是个位置随动系统，在整个轧制过程中是否能根据测量到的厚差快速控制辊缝的准确定位，是一个很重要的问题。影响冷轧机厚度精度的因素有很多，同时这些因素也相互影响着，这就为通过控制来提高厚控制精度造成很多难点。建立能够真实反映被控得对象内在本质的数学模型比较困难，数学模型是设计控制器和获得最佳控制效果的基础。对于闭环系统而言，系统设定值的精度是难以保证的，从而也就限制了AGC的控制精度[7-12]。总体来说我国自行研制的轧机技术含量还不高，生产出的产品竞争力不够强，每年都需要进口大量高精度板带产品。影响出口厚度波动的因素有很多。测厚仪的安装位置也导致检测到的出口厚度在反馈控制上的滞后。关于液压AGC系统的研究主要集中在了液压AGC系统建模、液压AGC系统动态特性分析两方面。本课题要求设计完成的是液压压下伺服系统，在此基础上还要为系统建立完整的数学模型，并且进行计算机仿真来分析研究它的动态特性。本科毕业设计开题报告4四、研究步骤、方法及措施拿到设计说明书后，首先我们要对题目进行分析，知道自己所需要研究的内容及解决的问题。然后我们要按一定的步骤来完成我们的目标。搜集和题目相关的资料，了解前人完成的工作以及与课题相关的资讯。尽可能多的了解和掌握冷轧AGC原理和设计计算方法。而且，我们要充分利用已有的参考图纸和网络资源，直观的掌握可逆冷轧机的液压压下结构并且研究液压压下动作实现过程，清楚这些功能的实现途径。接下来对于冷轧AGC下各个参数的计算方法要理解，明白计算参数的目的，最后进行校核。最后，要一边画草图，一边理解修正，直到完全掌握设计的题目，完成最后的图纸和说明书。具体设计流程及内容：（1）明确设计的要求：理解主机的工艺和及结构布局，综合多方面的信息，列出各个要求。（2）拟定控制的方案，绘制出原理方块图。（3）静态设计：确定动力元件的参数，选择系统组成元件。（4）动态设计：确定系统组成元件的动态特性，计算系统稳定性、快速性和准确性。（5）校验系统的动态品质和静态品质，根据需要进行系统校正。（6）绘制正式工作图，编制技术文件。本科毕业设计开题报告5五﹑研究工作进度周次1-4周5-8周9-11周12-15周16-17周完成的任务内容熟悉系统工作原理，收集资料设计Smith预估器控制算法研究控制系统仿真撰写论文准备答辩本科毕业设计开题报告6六、主要参考文献1孙蕾,王焱.AGC控制技术的发展过程及趋势[J].济南大学学报.2007,21(3):222-2242王景财.1200轧机液压AGC系统的动静态特性分析[J].河北秦皇岛：燕山大学工学硕士学位论文2013.53颜明星.基于Ameiosis的液压AGC系统动态特性仿真与优化研究[J].重庆大学工学硕士学位论文.2010.44张宁.20辊可逆冷轧机主传动系统的研究[J].电气传动自动化.2013,35(1):18-225许嘉成.单机架可逆冷轧机板形预设定模型研究与开发[J].东北大学硕士学位论文.2011.66赵家骏,魏立群冷轧带钢生产问答[M]北京:冶金工业出版社,20047孙一康带钢冷连轧计算机控制[M]北京:冶金工业出版社,20028刘建昌等计算机控制系统北京科学出版社，20099韩立强,李志宏一种改进结构的Smith预估器及在轧机AGC中的应用[J]河北大学学报(自然科学版),200410方一鸣，焦晓红，王益群．极点配置自校正控制及其在冷带轧机厚控系统中的应用[J]．控制理论与应用，2000，1711ClarkeDW,MatadiC,TuffsPS.Generalizedpredictivecon-Trol-PartⅠ.Thebasicalgorithm[J].Automatic,1987,2312SUNJie，ZHANGDian-hua，LIXu，etal．SmithpredictionmonitorAGCsystembasedonfuzzyself-tuningPIDcon-trol［J］．JournalofIronandSteelResearch(Internation-al)，2010，17(2):22-26．13SmithOJ．Acontrollertoovercomedeadtime［J］．ISAJ，1959，6(2):28-33．．14GadelmawlaES.Avisionsystemforsurfaceroughnesschar-acterizationusingthegraylevelco-occurrencematrix[J].NDTandInternational,2004,37(7):577∼588.15HoneycuttCE,PlotnickR.Imageanalysistechniquesandgray-levelco-occurrencematrices(GLCM)forcalculatingbiotur-Bationindicesandcharacterizingbiogenicsedimentarystruc-tures[J].Computers&Geosciences,2008,本科毕业设计开题报告7指导教师意见：指导教师签字：年月日系级教学单位审核意见：审查结果：□通过□完善后通过□未通过负责人签字：年月日