带钢热连轧AGC系统的内在矛盾

D第8卷3第蚰n1001-053x.196北景科技大学学报 Vol.18 No.1 1992 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1996 带钢热连轧AGC系统的内在矛盾 杨卫东 北京科技大学自动化信息工程学院，北京100083 摘要对带钢热连轧AGC系统的两种基本控制方式一GM方式与X射线监控方式进行了分析， 揭示了它们之间的矛盾及对厚差消除的不利影响，给出了AGC弱控制区的新概念及其基本特点· 关键词热轧带钢，连续轧制，计算机控制，厚度 中图分类号TG334.9 自动厚度控制(AGC-Automatic Gauge Control)的基本目的是保证带钢全长厚度均匀 (减小同板差)，及减小厚差使之符合公差标准，但是由于辊缝设定误差的存在，特别是误 差较大时，上述两个目标存在矛盾，并由此而衍生出有关AGC系统控制目标值的两种基本 观点).第1种观点主张向末架实际头部轧出厚度看齐，而第2种观点则主张向设定厚度看 齐，鉴于目前对带钢厚度质量的考核一般都是以厚度合格率作为指标的，因此除特殊情况 外，AGC系统事实上必须以设定厚度而不是末机架实际头部轧出厚度为控制目标，这就决 定了在辊缝设定误差较大时，带材楔形段的出现不可避免，在这种客观前提下，如何加快辊 缝设定误差的消除，尽量缩短楔形段长度，提高厚度合格率，同时合理进行由辊缝设定误差 所引发的精轧机组负荷再分配，保证板形良好，是需要加以深入探讨的问题. 1GM控制方式的基本模型 基于BISRA弹跳方程的厚度计控制方式(GM方式)是AGC系统的基本控制方式，用 下标i表示精轧第i机架，变量t表示t时刻，则GM方式下带材出口厚度动态检出模型为： h,(t)=S(t)+[P(t)-Po]/M,-0(t)(i=1,2,…,N) (1) 式中：hc,一出口带厚h,的GM检出值；S,一辊缝值：P.一轧制压力；Po一零调轧制力； M,一机架刚度系数；O,一油膜厚度补偿值；N一精轧机组机架数· 各机架厚度控制的目标值为某个时间区间内（例如带材头部咬人末架后2至2.5s内）由 (I)式所给出的该机架厚度检出值hc(d)的算术平均值，称为该机架厚度锁定值hL.GM方式 的基本功能是依据厚差△hc(t)=hc()-hL,实行反馈控制，力图使检测厚度hc()向hL靠近， 减小同板差，显然，GM方式基本上体现了前述第1种观点的控制思想，而其控制效果则 首先依赖于(1)式的模型精度，GM方式最重要的优点在于它以轧机机架本身作为厚度检 测装置，因此对出口厚度变化响应快、控制滞后小，而其最根本的弱点则是厚度检出精度较 低，难以用于成品厚度控制，由于GM方式对于来料厚差扰动及头尾温差这种具有重发性 的扰动具有明显抑制作用，因此，尽管存在精度不高和不按设定值进行控制等问题，但对 195-03-20收稿 第一作者男43岁硕士副研究员

第 卷 第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 姚年 月 亩 巧 心 万功 塑晰 带钢 热连轧 系 统 的 内在矛盾 杨 卫 东 北京科技大 学 自动 化信息工 程 学 院 ， 北京 侧洲〕 摘要 对带钢热连轧 系 统 的两种基本控 制方式一 方 式 与 射 线监 控 方 式 进 行 了 分 析 ， 揭示 了它们之 间的矛盾及对厚差 消 除 的不 利影 响 ， 给出了 二弱 控制 区 的新 概 念 及 其基 本 特点 关健词 热轧带钢 ， 连续轧制 ， 计算机控制 ， 厚度 中图分类号 自动厚度 控 制 一 的基本 目的是保证带钢全长厚度 均 匀 减小 同板差 ， 及 减小厚差使 之符合公差 标准 但是 由于辊缝设定 误 差 的存 在 ， 特 别 是 误 差 较大 时 ， 上述 两个 目标存在 矛盾 ， 并 由此而衍生 出有 关 系 统控制 目标 值 的 两 种 基 本 观 点【’ 第 种观点 主 张 向末架实 际头部 轧 出厚 度看 齐 ， 而第 种 观 点 则 主 张 向设 定 厚 度 看 齐 鉴 于 目前 对带钢厚度质量 的考核一 般 都 是 以 厚 度 合格 率 作 为 指 标 的 ， 因 此 除 特 殊 情 况 外 ， 系 统事 实上 必须 以 设定厚度 而不 是末 机架 实 际头部 轧 出厚 度 为 控 制 目标 这 就 决 定 了在 辊缝设定误差 较大 时 ， 带材楔形 段 的 出现不可避 免 在 这种 客观前提下 ， 如何加 快辊 缝设定误差 的消 除 ， 尽量缩短楔形 段 长度 ， 提 高厚度合格 率 ， 同时合理进行 由辊缝设定 误差 所 引发 的精 轧机组 负荷再分配 ， 保证板形 良好 ， 是需 要加 以 深人探讨 的 问题 控制 方式的基本模型 基于 巧 弹跳方 程 的厚度计控 制方式 方式 是 系 统 的基本控 制方 式 用 下 标 表 示 精轧第 机架 ， 变量 表示 时刻 ， 则 方式下 带材 出 口 厚度 动态检 出模 型为 ， 【 ， 一 。 ， 一 ， ， ， … ， 式 中 阮 ，一 出 口 带 厚 ， 的 检 出 值 一 辊 缝 值 只一 轧 制 压 力 一 零调 轧 制 力 ，一 机架 刚度 系 数 一 油 膜厚 度补 偿值 一 精 轧 机组 机架 数 各机架 厚度 控 制 的 目标值 为某 个 时 间 区 间内 例如带材 头部 咬人末架后 至 内 由 式 所给 出 的该机 架 厚度 检 出值 阮 ， 的 算 术 平 均 值 ， 称 为 该 机 架 厚度锁定值 ‘ 方式 的基本 功 能是 依 据厚 差 △ 阮 ‘ 阮 ‘ 一 ‘实行反 馈控制 ， 力 图 使 检 测 厚 度 。 向 坑 靠 近 ， 减小 同板差 显 然 ， 方 式 基本上 体 现 了 前 述 第 种 观 点 的 控 制 思 想 ， 而 其 控 制 效 果 则 首 先 依赖 于 式 的模 型 精度 方式 最 重要 的优 点在于 它 以 轧 机 机 架 本 身 作 为 厚 度 检 测 装 置 ， 因此 对 出 口 厚度 变化 响应快 、 控 制 滞后 小 ， 而其最 根本 的弱 点则是 厚度检 出精度较 低 ， 难 以 用 于 成 品厚度 控制 由于 方式 对于 来料 厚 差 扰 动 及 头 尾 温 差 这 种 具 有 重 发 性 的扰 动具 有 明显抑 制作 用 ， 因此 ， 尽 管存在精度 不 高和 不按设定 值 进 行 控 制 等 间 题 ， 但 对 卯 一 一 收稿 第 一作 者 男 岁 硕 士 副研究 员 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1996．01．006

·24· 北京科技大学学报 1996年No.1 整个精轧机组以设定厚度为目标的厚度控制来说，GM方式目前仍然是必要的， 2X射线监控方式的基本模型及存在的问题 为保证带钢厚度精度，AGC系统通常要根据精轧机组末架出口处的X射线测厚仪给出 的带厚偏差信号（相对于设定厚度的偏差）对末架压下系统进行精调，实际上考虑到负荷分 配问题，将按下述算法对精轧各架同时进行X射线补偿控制，简称X-监控. wx,()=a立△hx0 (im1,2,…,) Ixio (2) 这里： :一i机架的X-监控值；(：一i机架X一监控增益；Tx:一带材从机架运行到 X射线测厚仪所需时间，△x一X射线测厚仪给出的带材厚度偏差值， 与GM方式不同，X一监控方式的调节方向不是指向锁定值，而是指向设定厚度，因此 可以说它主要体现了前述第2种观点的控制思想·实践表明，X一监控方式是带材厚度合格 率的关键保证措施，但先天不足，则是其控制滞后效应（对末机架约为几百$），因此， 虽然为了分散负荷避免末机架调节负担过重，X一监控将同时施加到所有机架，但考虑到带 滞后的反馈控制系统的稳定性，其控制强度（即积分速度）却随着各机架距测厚仪的距离增 大而呈非线性迅速递诚，即与运行时间？：成反比，这势必将导致AGC投人后带材厚差的 消除主要依靠下游机架特别是末机架来完成，并因此而带来一系列副作用·例如：由于温降 和加工硬化现象的存在，特别是轧薄材时，轧件在末机架处的塑性变形系数Q将成倍加 大，并数倍于机架刚度系数M,因此精轧末架压下效率M(M+Q)很低·此时若消除大厚差 的任务主要依赖末机架，必然道成末架轧辊大行程下压或上抬，使调节时间拉长，同时使末 架轧制压力过大或过小，负荷再分配不合理，产生严重的板形问题，如边浪或中间浪现象， 3GM方式与X一监控方式的矛盾 如前所述，GM方式与X一监控方式在很大程度上反映了两种不同的控制观点.GM 方式与X一监控方式的矛盾集中表现在从AGC功能投人到将辊缝设定误差基本消除这一过 渡过程中，而恰恰是这一过程的持续时间及厚差曲线形态，反映了AGC系统的调节品质， 也在相当大程度上影响了厚度合格率指标， 不失一般性，假定在带材头部到达X射线测厚仪后经一段延时（躲开头部不稳定区）， 精轧各架同步进行厚度锁定·一矣锁定值计算完成，则各机架GM方式与X一监控方式同 时投人运行·此后，直到抛钢，对任意时刻，有： h()=ha(e)+eG(e)(i=1,2,…,N) (3) 这里：h,一i机架带钢实际出口厚度；hG:一i机架带钢出口厚度GM检出值；ec,一i机 架带钢实际出口厚度检出误差· 设在t=t。时刻，锁定完成，且不考虑求锁定值时的平均算法，则由(3)式有：

北 京 科 技 大 学 学 报 望赶 年 整个精轧机组 以 设定厚度 为 目标的厚度 控制来说 ， 方式 目前仍然是必要 的 射线监控方式的基本模型及存在的问题 为保证带钢厚度精度 ， 系 统通 常要根据精轧机组末架 出 口 处 的 射 线测 厚 仪 给 出 的带厚偏 差 信号 相 对于设定 厚度 的偏差 对 末 架 压 下 系 统 进 行精 调 实 际上 考 虑到 负荷分 配 问题 ， 将按下述算法 对精轧各架 同时进行 射线补偿控制 ， 简称 ，监控 ， ‘ 、 味 。 气‘ 一 二石一 △ 仃 ， ， ， … ， 扔 这 里 振 ‘一 机架 的 一 监 控值 。 一 机 架 一 监 控 增 益 ‘ 一 带 材 从 机架 运 行 到 射 线 测 厚 仪所 需 时 间 △ 一 射 线 测 厚 仪 给 出 的 带 材 厚度 偏 差 值 与 方式 不 同 ， ，监 控方式 的调节方 向不是指 向锁定值 ， 而 是 指 向设定 厚度 因此 可 以说它 主要 体现 了前述第 种观点 的控制思想 实践表 明 ， ，监 控 方 式 是 带材 厚 度 合 格 率 的关键 保证 措施 ， 但 先 天 不 足 ， 则是 其 控 制 滞后 效 应 对末 机 架 约 为 几 百 。 因此 ， 虽然 为 了分散 负荷避免末机架调节负担过重 ， ，监控将 同时施加 到 所 有 机 架 ， 但 考 虑 到 带 滞后 的反馈控制系统的稳定性 其控制强度 即积分速度 却 随着各机架距测厚仪 的距离增 大而呈 非 线性迅 速递减 ， 即与运行时间 双 ‘ 成反 比 这势必将 导 致 投 人 后 带 材 厚 差 的 消除主要依靠下游机架特别是末机架来完成 ， 并 因此 而带来 一系列 副作用 例如 由于温降 和 加 工 硬 化现 象 的存 在 ， 特 别是 轧薄材 时 ， 轧 件 在 末 机架 处 的 塑性 变 形 系 数 将 成 倍 加 大 ， 并数倍于 机架刚度系数 ， 因此精轧末架 压下效率 材戏材 很低 此 时若 消 除 大 厚 差 的任务 主要依赖末机架 ， 必然造成末架轧辊大行程 下压或上抬 ， 使调节 时间拉长 ， 同时使末 架 轧制压力过大 或过小 ， 负荷再分配不合理 ， 产生严重 的板形 问题 ， 如边浪 或 中间浪 现象 方式与 一监控方式的矛盾 如前所述 ， 方式 与 一 监 控方 式在 很 大 程 度 上 反 映 了 两 种 不 同 的 控 制 观 点 方式 与 一 监 控方式 的矛盾集 中表现在从 功 能投人到将辊缝设定误差基本消 除 这 一 过 渡过程 中 ， 而恰恰是这一过程 的持续 时 间及厚差 曲线形态 ， 反 映 了 系 统 的 调 节 品质 ， 也在相 当大程度 上 影 响了厚度合格率指标 不 失 一般性 ， 假定在 带材头部到达 射线 测 厚 仪后 经 一 段 延 时 躲 开 头 部 不 稳 定 区 ， 精轧各架 同步进行厚度锁定 一矣 锁定 值计算完成 ， 则 各 机 架 方 式 与 一 监 控 方 式 同 时投人运行 此后 ， 直到抛钢 对任意 时刻 ， 有 ‘ ‘ 。 ‘ ， ， … ， 这 里 厂 机架带钢实际 出 口 厚度 ‘一 萝机架 带 钢 出 口 厚 度 检 出值 兔 ‘一 机 架带钢 实 际 出 口 厚度检 出误差 设在 。 时刻 ， 锁定 完成 ， 且 不考虑求锁定值 时 的平均 算法 ， 则 由 式有

Vol.18 No.l 杨卫东：带钢热连轧AGC系统的内在矛盾 25· hi(to)=hai(to)+eci(to) (4-a) 或简写为： Hu=hu+Eu (4-b) 称h,(to)或Hu为i机架实际锁定厚度，ha(to)或hL:为厚度锁定值，ec:(t)或EL:为锁定 厚度检出误差.为突出主要概念，将e(t)表示为： ear(t)=es(t)+eRi(t) (⑤ 式中：es:(t)一t时刻厚度检出值系统误差；：(t)一t时刻厚度检出值随机误差. 如忽略随机误差，并考虑到AGC投人后，压下系统工作点基本上是在锁定值附近有限范 围内变化，因此可近似认为系统误差es:(①恒定且等于E:,于是(3)及(4-b)式可进一步写成： h(t)=hai(t)+Esi:HL=hL+Esi (6) 显然，有下述重要关系： AhGi(t)=hai(t)-hLi=h,(t)-HLi (7) AGC投入后，GM方式将以hu为厚控目标值，依据偏差信号△hc)=hc:(h, 产生相应的反馈控制信号： uoi(t)=KGi·△hc(t) (8) 式中：Kc:一i机架GM控制增益因子. 力图使△ho:()→0，即使hG(t)→hL4,但由(T)式可知，这事实上意味着要使实际厚度 h()向锁定厚度HL:逼近，任何对H:的偏离都将受到GM方式的抑制（轧辊偏心等 因素的影响不在此列)· 应该指出，上述对GM方式的讨论和结论对所有机架是普遍成立的，但与此不同， X一监控方式对末机架Fw和其他机架F,(i1,2,·,N-I)的作用却存在很大差异.正是这 种差异使末机架的AGC系统具有特殊的性质.而由于X一监控向末机架的权重倾斜，又导 致这种特殊性对整个AGC系统的性能和厚度质量具有十分重要的影响，因此，下面的分析 将首先针对末机架展开， 对末机架FN,从测厚仪的角度，有： hw(t)=Hs+Ahx(t+)+ext+t) (9) 式中：hw)一t时刻末机架出口厚度；H一X射线测厚仪设定值；△hc+)- (t+t)时刻厚度偏差检测值；ex(t+t)-(t+x)时刻测量误差；t一带材从末机架运行到 测厚仪所用时间· 忽略测量误差及对F、来说相对较小的检测延时τ，有： hw(t)=Hs+△hx(t) (10) AGC投人后，由于绝对厚差信号△hx()=hw()-H的存在，除GM控制项ucw(t) 外，X-监控方式亦将产生由(2)式给出的相应反馈控制信号4xw(t)力图使hx()趋于 零，即使实际厚度hw(t)向设定厚度H逼近，从而使成品厚度对设定厚度的任何偏离都将 受到X一监控方式的抑制· 总的控制信号 uN(t)=uGN(t)+uxw(t) (11) 经输出变换产生输出控制电压：

丫 杨卫东 带钢热连轧 系统的 内在矛盾 · ‘ 。 ‘ 。 ， 一 或 简 写 为 ‘ ， ‘ 一 称 ‘ 。 或 凡为 机架 实 际锁定厚度 ， ‘ 。 或 ‘ 为 厚 度 锁 定 值 ， ‘ 公或 ‘ 为 锁 定 厚度 检 出误差 为 突 出主要 概念 ， 将 兔 ‘ 表示 为 ‘ ‘ ‘ 式 中 ‘ 卜 时刻厚度检 出值系 统误差 ‘ 一 时刻厚度 检 出值随机误差 如 忽略 随机误差 ， 并 考虑到 投人后 ， 压下系统工作点基本上是在锁定值附近有限范 围 内变化 ， 因此可近似认为系统误差 。 ， 恒 定且等于 凡 ，， 于是 及 一 式 可进一步写成 ， ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ 显 然 ， 有 下 述 重 要 关 系 △ ‘ ‘ 一 ， 一 ‘ 投人后 ， 方式将 以 。 为厚控 目标值 ， 依据偏差信号 △ ‘ ‘ 一 ‘ 产 生相 应的反 馈控制信号 ‘ ， · △ ‘ 式 中 ‘一 机架 控制增 益 因 子 力 图使 △ ‘ ， 即使 凡 ‘ ‘ ， 但 由 式 可 知 ， 这 事 实上 意 味 着 要 使 实 际 厚 度 气 向锁 定 厚 度 ‘ 逼 近 ， 任何 对 从 ‘ 的 偏 离 都 将 受 到 方 式 的 抑 制 轧 辊 偏 心 等 因素的影 响不在此列 应该指 出 ， 上 述 对 方 式 的讨论和 结 论 对所 有 机 架 是 普 遍 成 立 的 但 与 此 不 同 ， ，监控方式 对末机架 和其他机架 ‘ ， ， … ， 一 的作 用却存在很大差异 正是这 种 差异 使末 机架 的 系统具有 特殊 的性 质 而 由于 一 监 控 向末机架的 权 重 倾 斜 ， 又 导 致 这种 特殊性 对整个 系 统 的性 能和 厚度 质量 具有 十分重要 的影 响 ， 因 此 ， 下 面 的分 析 将首先针对末 机架展 开 对末机架 ， ， 从测厚仪 的角度 ， 有 、 △ 式 式 中 一 时 刻 末 机 架 出 口 厚 度 一 射 线 测 厚 仪 设 定 值 △似 吟一 时刻厚度偏 差 检测值 一 时 刻 测 量 误 差 一 带 材 从 末 机 架 运 行 到 测 厚仪所用 时 间 忽 略测量 误差及 对 来说相 对较小 的检测 延 时 ， 有 、 川权 投 入 后 ， 由 于 绝 对 厚 差 信 号 △饭 八 一 的 存 在 ， 除 控 制 项 “ 。 外 ， 一 监 控方 式 亦 将 产 生 由 式 给 出 的相 应 反 馈 控 制 信 号 武 ， 力 图 使 夕、 趋 于 零 ， 即使 实 际厚度 试 向设定 厚度 逼近 ， 从而 使 成 品 厚 度 对 设定 厚 度 的 任 何 偏 离 都 将 受 到 一 监控方式 的抑 制 总的控 制信号 、 。 、 、 川 经 输 出 变 换 产 生 输 出 控 制 电 压

·26· 北京科技大学学报 1996年No.1 Vw(t)=f(u)·uw(t) (12) 式中：人wu一输出变换函数. V、)用于控制末机架压下电机，实现厚控功能，显然，AGC系统的行为取决于GM方 式与X一监控方式的共同作用；而由于H、与H通常是不相等的，导致两种方式共存的 AGC系统的厚调过程呈现出特有的性质， 由图1可以看出，末机架GM方式与X一监控方式之间的关系完全取决于hw(t)、s与 Hw三者的相对位置.当hw(t)位于两条平行线h1()=Hs和h2()=Hw之间时，则这两种控制 方式就是互斥的，GM方式试图使厚度向Hw靠近，而X一监控则试图使厚度向相反方向 即H、靠近，但厚度控制的最终目标只有一个，这就产生了矛盾，在矛盾双方的对抗中，X 一监控方式起着主导的作用，其跟本原因就在于，相对于各自厚度目标值的有限出口厚差， 在采用比例算法的GM方式中只能产生有限的控制作用，因此最终必然要屈服于采用了积分 算法的X一监控方式的无限（至少理论上）控制作用.但这个矛盾同时也造成在区间[HLN, Hs]内，厚度向Hs的逼近过程是在末机架AGC系统本身处于一种带有内耗的弱控制状态下 进行的，为此我们定义该区间（图1的I区）为弱控制区，该区大小为： D=I Hs-HLNI (13) 而在该区以外的Ⅱ、Ⅲ两区，GM方式与X一监控方式由对抗转为协同.相对于弱控制 区，可称它们为强控制区， 弱控制区的概念之所以重要，是在于AGC 初始投入后，辊缝设定误差的消除过程即初 h(t) 始厚差（该厚差通常是整个厚调过程中幅值最 () ,(0)=Hs 大持续时间最长的)消除过程，实际上就是出 () 口带厚从弱控制区的一个界点HN向另一界 h:(t)=HLw 点H的连续转移过程.不考虑其他影响厚度 (Ⅲ) 的因素，则对厚度合格率至关重要的初始消差 过程恰恰是全部在此弱控制区内完成的，这是 在大初始厚差下AGC系统纠偏持续时间往往 过长的症结之一，末机架两种方式共存的AGC 图1末机架AGC弱控制区 系统存在弱控制区的本质，在于系统中有两个“吸引子”存在：一个为设定厚度，一个为锁 定厚度.而由于这两个“吸引子”的不平等，导致系统只可能有一个稳定态（即Hs)·弱控 制区的存在对系统的稳定性是有利的，但对调节的快速性则有不可忽视的影响· 必须指出，对于机架F,(i=1,2,…,N-1),虽然也都有由(2)、(11)、(12)式决定的 X一监控作用存在，但却并无相应的弱控制区，其原因在于，对这些机架并不存在设定厚度 Hs,且作用于各架的X-监控值与各架自身的出口厚度无关，因此对非末机架AGC来 说，X-监控项ux:(t)是一个外在的独立变量.假定在t≥ts时，AGC系统进人稳定状 态，则对任一机架，必有： uG(t)=-4x(t)(t≥ts,i=1,2.…,N) (14) 因此可以认为，非末机架AGC系统是以独立变量，，(t)为给定而以GM方式控制项 4c,(t)为被调量的“跟随”系统.又由(8)式可知，一个稳定的非零4G,(t)值必对应

· · 北 京 科 技 大 学 学 报 空拓 年 、 介 · 、 式 中 几 卜 输 出变换 函数 、 用 于 控制 末 机架 压 下 电机 ， 实现厚控 功 能 显然 ， 系 统 的行 为取 决 于 方 式 与 一 监 控方 式 的共 同作 用 而 由于 与 通 常是 不相 等 的 ， 导致 两种方式共存的 〔 系 统 的厚调 过 程 呈 现 出特有 的性 质 由 图 可 以 看 出 ， 末 机架 方式 与 一 监 控方 式 之 间 的关 系 完 全取 决 于 以 、 与 三 者 的相 对位 置 当 、 位 于 两条平行线 二 和 从 、 之 间时 ， 则这 两种控制 方 式就是 互 斥 的 方式 试 图使 厚度 向 靠 近 ， 而 一 监 控 则 试 图 使 厚 度 向相 反 方 向 即 靠 近 但 厚度 控 制 的最终 目标 只 有 一个 ， 这 就产 生 了 矛 盾 在 矛 盾 双 方 的 对 抗 中 ， 一 监 控 方式起 着 主 导 的作 用 ， 其 跟本 原 因就 在 于 ， 相 对于各 自厚度 目标值 的有 限 出 口 厚差 ， 在采 用 比例算 法 的 方 式 中只 能产 生有 限 的控 制作 用 ， 因此最终必 然要 屈 服 于采用 了积分 算 法 的 一 监 控 方 式 的无 限 至 少理 论上 控 制作 用 但 这个矛盾 同时也造 成 在 区 间〔 ， 内 ， 厚度 向 、 的逼近过程是 在末 机架 系 统本身处于 一 种带有 内耗 的弱控 制状态下 进行 的 ， 为此我们 定 义 该 区 间 图 的 区 为弱 控 制 区 ， 该 区大 小 为 一 、 而 在 该 区 以 外 的 、 两 区 ， 方 式 与 一 监 控 方 式 由对 抗 转 为 协 同 相 对 于 弱 控 制 区 ， 可称 它们 为强 控制 区 弱 控 制 区 的概念 之 所 以重要 ， 是在于 茂 初 始投 人后 ， 辊缝 设 定 误 差 的 消 除 过 程 即 初 始厚 差 该 厚差 通 常是 整 个厚 调 过程 中幅值最 大持 续 时 间最 长 的 消除过 程 ， 实 际上 就 是 出 口 带 厚 从 弱 控 制 区 的 一个 界 点 向另 一 界 点 的连续 转移过 程 不 考 虑 其 他 影 响 厚 度 的 因 素 ， 则 对厚度 合格 率 至 关 重要 的初 始 消差 过程恰恰 是全部 在此 弱 控制 区 内完成 的 这是 在 大初 始厚差 下 〔 系 统纠 偏 持 续 时 间往 往 过 长 的症 结 之 一 末 机架两种方式共存 的 系 统存 在 弱控制 区 的本质 ， 在 于 系统 中有 两 个 定 厚度 而 由于 这 两个 “ 吸 引子 ” 的不平等 ， 人 ￡ 而 、 图 末机架 弱控制 区 “ 吸引子 ” 存 在 一个 为设定 厚 度 ， 一个 为锁 导致 系 统只 可 能有 一个稳定态 即 弱控 制 区 的存 在 对系 统 的稳 定性 是有 利 的 ， 但 对调 节 的快 速性 则有 不可 忽视 的影 响 必须指 出 ， 对于 机 架 ， ， ， 一 ， 一 ， 虽 然 也 都 有 由 、 、 式 决 定 的 一 监 控作 用 存在 ， 但却并 无相 应 的弱控 制 区 其 原 因 在 于 ， 对这些 机架 并 不存在 设 定厚 度 ‘ ， 且 作 用 于 各 架 的 一 监 控 值 与 各 架 自身 的 出 口 厚 度 无 关 因 此 对 非 末 机 架 来 说 ， 一 监 控 项 ， 是 一 个 外 在 的 独 立 变 量 假 定 在 时 ， 张二系 统 进 人 稳 定 状 态 ， 则 对任 一 机 架 ， 必有 ， 一 ， ， ， … ， 因此 可 以 认 为 ， 非 末 机 架 系 统 是 以 独 立 变 量 帐 为 给 定 而 以 方 式 控 制项 “ ， 为 被 调 量 的 “ 跟 随 ” 系 统 又 由 式 可 知 ， 一 个 稳 定 的 非 零 。 值 必 对 应

Vol.18 No.I 杨卫东：带钢热连轧AGC系统的内在矛盾 …27· 一个稳定的非零△o,(t)值，因此，对非末机架，X一监控等效于各架AGC系统目标值 的在线动态修正，且该目标值在AGC系统每次达到稳态时并不唯一·与此不同，对末机 架，X一监控项4xx(t)并不是一个独立的外在变量，而是取决于本机架自身的出口厚度变 化·虽然在稳态时4Gw(t)和4xw(t)也必然满足(I5)式，但与非末机架完全不同，这里 不是uKw(ts)决定uGN(ts),恰恰相反，是由△haN=H一HLw和式(8)所唯一确定的4Gw(t) 决定“xw(t).而且在任何情况下，末机架AGG系统的控制目标值都是恒定不变的，并唯一地 等于设定厚度H、·正是这些差异导致弱控制区对末机架且仅对末机架存在， 4结束语 在GM方式与X-监控方式共存的常规AGC系统中，由于设定厚度Hs与未机架锁定 厚度H不同所造成的弱控制区将导致在辊缝设定误差较大时，带材初始厚差消除缓 慢，厚度合格率降低；而由于X一监控算法的内在限制、又使得较大设定误差下纠偏时， 负荷再分配不合理，未机架轧制压力变化过大，进而产生板形问题，为克服上述不足，应采 纳新的控制策略. 参考文献 1孙一康.带钢热连轧数学模型基础，北京：冶金工业出版社、1979 2唐谋风.现代带钢热连轧机的自动化·北京：治金工业出版社，1988 Inherent Contradictory of Hot Strip Rolling AGC System Yany Weidong College of Automation and Information Engineering.USTB,Beijing 100083,PRC ABSTRACT Analyzes two basic control modes of hot strip mill AGC system:GM mode and X-ray monitor mode.uncovers the conflict between GM and X-ray moni- tor modes and its harmful effects for thickness error elimination,and gives the new concept of AGC weak control area and its basic characteristics. KEY WORDS hot rolled strip,continuous rolling,computer control,thickness

铭 杨卫东 带钢 热连 轧 茂 系统 的 内在矛盾 一个稳定 的非零 △凡 ‘ 值 ， 因此 ， 对 非 末 机 架 ， 一 监 控 等 效 于 各 架 系 统 目 标 值 的在 线 动态修 正 ， 且 该 目标值 在 〔 系 统 每 次 达 到 稳 态 时并 不 唯 一 与 此 不 同 ， 对末 机 架 ， 一 监 控 项 试 并不是 一个独立 的外 在 变量 ， 而是 取决于 本 机 架 自身 的 出 口 厚 度 变 化 虽 然 在稳 态 时 和 、 也 必 然 满 足 式 ， 但 与 非 末 机 架 完 全 不 同 ， 这 里 不 是 祝 决 定 。 、 ， 恰 恰 相 反 ， 是 由 、 一 从 、 和 式 所 唯 一 确 定 的 、 决定 试 而且在 任何 情 况 下 ， 末机架 系 统的控制 目标值都是恒定不 变 的 ， 并 唯一地 等 于 设 定厚 度 正 是 这些差异 导致 弱控 制 区 对末 机架且 仅对末 机架存在 结束语 在 方式 与 ， 监控方 式共存 的 常规 系 统 中 ， 由于 设 定 厚 度 与 末 机 架 锁 定 厚 度 不 同所 造 成 的 弱 控 制 区 将 导 致 在 辊 缝 设 定 误 差 较 大 时 ， 带 材 初 始 厚 差 消 除 缓 慢 ， 厚度 合格率 降低 而 由于 一 监 控 算 法 的 内在 限 制 又 使 得 较 大 设 定 误 差 下 纠 偏 时 ， 负荷再分 配不合理 ， 末 机架 轧制压力 变 化过大 ， 进而 产 生板形 问题 为 克服 上 述 不 足 ， 应采 纳新 的控制策 略 参 考 文 献 孙一 康 带钢热连 轧数学模 型 基础 唐谋凤 现代带钢热 连轧机 的 自动 化 北京 冶金工 业 出版社 北 京 冶金 工 业 出版社 ， 一 ， ， ， 而 一 ， 一 一 而 ， 八 ， ，