Vol.25 No.4 曹建国等：宽带钢热连轧机板形板厚增益调度解耦控制 ·359· 高，自动调节带钢原料板厚偏差能力较强，本文 角形元素特性保持不变，解耦网络支路个数尽可 要研究的F4~F7机架的预控移动压下量很小，可 能少和支路数学模型阶次更低，更有利于满足解 等同于对FSU辊缝设定的调整，故板形板厚综合 耦控制的实时性，本文采用前馈补偿综合法， 控制研究的AGC采用X-AGC配合GM-AGC的 由于带钢凸度不仅是板形控制的直接目标， 闭环控制系统。 还是控制带钢平坦度的决定因素，因此板形板厚 1,2前馈补偿解耦设计 综合控制系统中，操作变量为工作辊弯辊力和轧 为了解决多变量控制系统的耦合问题，经常 机的压下位置，被控制变量可取轧机出口带钢凸 采用的解耦设计方法有基于不变性原理的前馈 度和板厚.由于在板形板厚耦合控制对象中研究 补偿综合法、对角矩阵法、相对增益法、状态变量 的是各量的变化量，根据建立的板形板厚耦合控 法、逆Nyquist曲线法和特征曲线分析法等.为 制对象传递函数"，可得系统前馈补偿解耦控制 了保证板形板厚综合系统解耦后对象矩阵的对 ,结构图，如图1. 前馈补偿解耦网络 板形板厚耦合对象 △Fw m10 △C G(s)=KiW D2(S) G(s)=KW D1(s) G(s)=KnW1 4 m20 △h QX9 Gn(s)=KxWn 图1宽带钢热连轧机板形板厚耦合控制对象的前馈补偿解耦结构图 Fig.1 Decoupling block diagram of combined sbape and control in hot strip mill 由前馈补偿综合法知： 主通道的特性保持不变，总之，实现了解耦控制， oo=8 使得板形控制系统和板厚控制系统成为两个独 (1) 立的系统，可分别进行控制，结合板形设定的解 D.(s)--Ga(s) G2(s) 耦控制，达到板形板厚综合控制的目的， 即解耦控制器为： D60=K4色旅8+0 KwMw MpO 2板形板厚增益调度解耦控制 D⊙=-1+sKe2 (2) 宽带钢热连轧机是按轧制单位组织生产，其 1+TwS Kso Mw 此时有 轧制条件的变化不仅体现在不同于冷轧生产的 「△Cl 显著轧辊磨损和热胀，还表现为轧制单位的种类 △h 纷繁和一个轧制单位内带钢规格的复杂多变.具 Kwo 1 1+TsKwMK(M+) 0 体工业轧机的板形板厚耦合特性随实际轧制生 △Fw (3) △S 产条件的多变而变化，以1700mm热连轧机轧 1+Tss M+O 制的一个轧制单位139卷计3312.75t带钢为例， 由式(3)知，采用前馈补偿综合法，增加解耦 得到该轧制单位内F7机架耦合特性参数的变 网络后，板形板厚耦合控制对象的操作变量和被 化，如图2. 控制变量的传递函数矩阵变成了对角阵，补偿了 由图2知，板形板厚耦合特性参数在轧制过 耦合支路的影响，即抵消了过程的关联；而且解 程中随轧制条件的变化具有非常显著的变化.在 耦以后控制对象矩阵的对角形元素特性，即控制 补偿过程参数变化方面，基于过程运行条件测量一 一 曹建 国等 宽带钢 热连 轧机板形板厚增益调度解祸控制 高 ， 自动 调 节 带钢 原料 板 厚 偏 差 能 力较 强 ， 本 文 要研 究 的 机 架 的预 控 移 动 压 下 量 很 小 ， 可 等 同于 对 辊 缝 设 定 的调 整 故 板形 板 厚综 合 控 制研 究 的 采用 配 合 气 二的 闭环 控 制 系 统 前 馈 补偿 解祸 设 计 为 了解 决 多变 量 控 制 系统 的祸 合 问题 ， 经 常 采 用 的解 祸 设 计 方 法 有基 于 不 变性 原 理 的前 馈 补偿 综合法 、 对 角矩 阵法 、 相对 增益 法 、 状态变量 法 、 逆 曲线 法 和 特 征 曲线 分 析 法 等，一 为 了保 证 板 形 板 厚 综 合 系 统 解 祸 后 对 象 矩 阵 的对 角 形 元 素特 性 保 持 不 变 ， 解 祸 网络 支 路 个 数尽 可 能 少和 支路 数 学模 型 阶 次 更低 ， 更 有 利 于满足解 祸控 制 的实 时性 ， 本 文 采 用 前 馈 补 偿 综 合 法 由于 带钢 凸度 不 仅 是 板 形 控 制 的直 接 目标 ， 还 是控制 带钢 平 坦 度 的决定 因素 ， 因此 板 形板 厚 综合控 制系统 中 ， 操 作变量 为工 作辊弯辊 力和 轧 机 的压 下位 置 ， 被控制 变量 可 取 轧机 出 口 带钢 凸 度和 板 厚 由于在板 形 板 厚祸合控 制对 象 中研 究 的是 各量 的变 化量 ， 根据 建立 的板 形 板 厚祸合控 制 对 象 传 递 函 数 ‘ ， 可 得 系 统 前 馈 补 偿 解 祸 控 制 结构 图 ， 如 图 前馈补偿解祸 网络 △ 宙 岛 凡 夙 认 凡 矶 图 宽带钢 热连 轧机板形板厚 祸合控制对 象的前馈补 偿解祸结构 图 馆 · 加 由前馈 补 偿 综 合 法 知 一 从 一 主 通道 的特 性保 持不 变 总之 ， 实现 了解 祸控制 ， 使 得 板 形 控 制 系 统 和 板 厚 控 制 系 统 成 为两 个 独 立 的系 统 ， 可 分 别 进 行 控 制 结 合 板 形 设 定 的解 祸 控 制 ‘ ， 达 到 板 形 板 厚 综 合 控 制 的 目的 韶黯 即解 祸控 制 器 为 “ 一 几 “ 一 十 三丛 一 一 一 人汤 。 卫鱼丛丛之 一 赫 咔人肠凡 赫 式助 。 。 人‘ 一缝卫一一 人‘ 凡 九寿十 更 生 。 几‘ 赫 ﹄踩肖 由式 知 ， 采 用 前 馈 补 偿 综 合 法 ， 增 加 解 祸 网络 后 ， 板 形 板 厚 祸合 控 制对 象 的操 作变量 和 被 控制 变量 的传 递 函数矩 阵变成 了对 角 阵 ， 补 偿 了 祸 合 支 路 的影 响 ， 即抵 消 了过程 的关 联 而 且 解 祸 以后控 制对 象矩 阵 的对 角形 元 素特 性 ， 即控制 板形板 厚 增 益 调 度解祸 控制 宽带 钢 热连 轧 机是 按 轧制 单 位 组 织 生产 ， 其 车制 条件 的变 化 不 仅 体 现 在 不 同于 冷 轧 生 产 的 显 著轧辊 磨损和 热 胀 ， 还 表 现 为轧制 单位 的种 类 纷繁和 一 个 轧制单位 内带钢 规 格 的复杂 多变 具 体 工 业 轧 机 的板 形 板 厚 祸 合 特 性 随 实 际 轧 制 生 产 条 件 的多变 而 变 化 ，，， 以 热 连 轧机 轧 制 的一 个 轧制 单位 卷 计 带钢 为例 ， 得 到 该 轧 制 单 位 内 机 架 祸 合 特 性 参 数 的变 化 ， 如 图 由图 知 ， 板 形 板 厚 祸 合 特 性 参 数在 轧制 过 程 中随轧制条 件 的变 化 具 有 非 常显 著 的变化 在 补偿 过程参数 变化 方 面 ， 基 于 过 程 运 行 条件测 量