D0I:10.13374f.issn1001-053x.2011.08.018 第33卷第8期 北京科技大学学报 Vol.33 No.8 2011年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2011 热连轧AGC系统的串级预测控制 张晓东12)姚小兰2)区伍清河2)信秋礼) 1)中国石油大学计算机与通信工程学院，东营2570612)北京理工大学自动化学院，北京100081 3)大庆市采油四厂三矿测试队，黑龙江163512 ☒通信作者，E-mail:yaoxiaolan@bit.cdu.cn 摘要在监控自动厚度控制(AGC)系统基础上，增加一个压力AGC副回路控制.基于Smith预估模型，采用串级控制方式 以综合使用监控AGC与压力AGC.副回路采用PID调节方式，主回路基于广义预测控制(GPC)算法求解控制器.由于增加 了副回路控制，对进入副回路的干扰有超前抑制作用，因而减少干扰对主变量的影响，提高了抗干扰能力，从而改善了过程的 动态特性.仿真结果表明该方法是可行性的，具有较好的控制性能. 关键词热连轧机：自动厚度控制：串级控制：广义预测控制 分类号TP273 Cascade predictive control for AGC in hot strip rolling ZHANG Xiao-dong),YAO Xiao-an,WU Qing-he,XIN Qiu-i 1)College of Computer and Communication Engineering,China University of Petroleum,Dongying 257061,China 2)School of Automation,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China 3)Third Test Team.Fourth Oil Production Plant of Daqing Oilfield,Daqing 163512.China Corresponding author,E-mail:yaoxiaolan@bit.edu.cn ABSTRACT An automatic gauge control (AGC)secondary loop control system was added to a monitor AGC system.A cascade con- trol scheme was proposed for the AGC system based on the Smith prediction control model.Generalized predictive control (GPC)was used in the monitor AGC main control loop and a PID control strategy was applied to the secondary loop.Due to the secondary loop con- trol system,disturbances added in the secondary loop are rejected,thus the influence of disturbances on the main control loop is weak- ened,the ability of rejecting disturbances is increased,and the control precision is improved.Simulation results show that the control strategy is effective and has a better control performance. KEY WORDS hot rolling mills:automatic gauge control:cascade control;generalized predictive control 厚度精度是热连轧带钢产品质量的重要指标之 于大滞后系统，人们采用Smith预估控制和自适应 在轧制过程中，由于辊缝中的轧件厚度至今尚 控制等方式来补偿时滞的影响，提高控制精度-)： 无法实现实时直接测量，所以压力自动厚度控制 但是系统抗扰动能力差，动态性能仍有待进一步 (automatic gauge control,AGC)系统仍被广泛应用. 提高. 随着对产品质量的要求日益提高，一些先进的控制 文中在监控AGC系统上，增加了一个压力AGC 算法被应用到这一领域，并取得了较好的控制效 副回路控制.基于系统模型，采用串级控制方式，综 果).但是，轧辊偏心、磨损和油膜厚度变化等因 合使用监控AGC与压力AGC.副回路采用PID调 素，影响了末机架成品带钢出口厚度精度. 节方式，对进入副回路的干扰有超前控制作用，减少 测厚仪能够准确地测得末机架出口厚度偏差， 了干扰对主变量的影响，提高了抗干扰能力，从而改 但是测厚仪安装在距离末机架后一定的距离，具有 善了监控AGC系统的动态特性，提高了控制精度， 大时滞特性，易产生振荡和极限环，实时性较差.对 获取了较好的控制效果. 收稿日期：2010-1103第 33 卷 第 8 期 2011 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 8 Aug． 2011 热连轧 AGC 系统的串级预测控制 张晓东1，2) 姚小兰2)  伍清河2) 信秋礼3) 1) 中国石油大学计算机与通信工程学院，东营 257061 2) 北京理工大学自动化学院，北京 100081 3) 大庆市采油四厂三矿测试队，黑龙江 163512  通信作者，E-mail: yaoxiaolan@ bit． edu． cn 摘 要 在监控自动厚度控制( AGC) 系统基础上，增加一个压力 AGC 副回路控制． 基于 Smith 预估模型，采用串级控制方式 以综合使用监控 AGC 与压力 AGC． 副回路采用 PID 调节方式，主回路基于广义预测控制( GPC) 算法求解控制器． 由于增加 了副回路控制，对进入副回路的干扰有超前抑制作用，因而减少干扰对主变量的影响，提高了抗干扰能力，从而改善了过程的 动态特性． 仿真结果表明该方法是可行性的，具有较好的控制性能． 关键词 热连轧机; 自动厚度控制; 串级控制; 广义预测控制 分类号 TP273 Cascade predictive control for AGC in hot strip rolling ZHANG Xiao-dong1，2) ，YAO Xiao-lan2)  ，WU Qing-he 2) ，XIN Qiu-li 3) 1) College of Computer and Communication Engineering，China University of Petroleum，Dongying 257061，China 2) School of Automation，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China 3) Third Test Team，Fourth Oil Production Plant of Daqing Oilfield，Daqing 163512，China  Corresponding author，E-mail: yaoxiaolan@ bit． edu． cn ABSTRACT An automatic gauge control ( AGC) secondary loop control system was added to a monitor AGC system． A cascade con￾trol scheme was proposed for the AGC system based on the Smith prediction control model． Generalized predictive control ( GPC) was used in the monitor AGC main control loop and a PID control strategy was applied to the secondary loop． Due to the secondary loop con￾trol system，disturbances added in the secondary loop are rejected，thus the influence of disturbances on the main control loop is weak￾ened，the ability of rejecting disturbances is increased，and the control precision is improved． Simulation results show that the control strategy is effective and has a better control performance． KEY WORDS hot rolling mills; automatic gauge control; cascade control; generalized predictive control 收稿日期: 2010--11--03 厚度精度是热连轧带钢产品质量的重要指标之 一． 在轧制过程中，由于辊缝中的轧件厚度至今尚 无法实现实时直接测量，所以压力自动厚度控制 ( automatic gauge control，AGC) 系统仍被广泛应用． 随着对产品质量的要求日益提高，一些先进的控制 算法被应用到这一领域，并取得了较好的控制效 果［1--3］． 但是，轧辊偏心、磨损和油膜厚度变化等因 素，影响了末机架成品带钢出口厚度精度． 测厚仪能够准确地测得末机架出口厚度偏差， 但是测厚仪安装在距离末机架后一定的距离，具有 大时滞特性，易产生振荡和极限环，实时性较差． 对 于大滞后系统，人们采用 Smith 预估控制和自适应 控制等方式来补偿时滞的影响，提高控制精度［4--7］; 但是系统抗扰动能力差，动态性能仍有待进一步 提高． 文中在监控 AGC 系统上，增加了一个压力 AGC 副回路控制． 基于系统模型，采用串级控制方式，综 合使用监控 AGC 与压力 AGC． 副回路采用 PID 调 节方式，对进入副回路的干扰有超前控制作用，减少 了干扰对主变量的影响，提高了抗干扰能力，从而改 善了监控 AGC 系统的动态特性，提高了控制精度， 获取了较好的控制效果． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.08.018