·172 北京科技大学学报 2006年第2期 行执行运算，最高处理速度可达1 GFLOPSIS],具 有强大的实时计算能力.协处理机用于解算轧机 G,(s)= e (51+1)+2+1+2丝，+1 执行机构的动力学模型和轧制变形区模型， AGC控制器采用基于VME总线的多CPU (1) 控制器，它通过VME总线的内存映像网网卡连 其中，K为增益，50为延时，1为液压缸的阻尼 接到通讯网上.实时通信接口的形式有很多，但 系数，2为伺服阀的阻尼系数，w1为液压缸的角 在热连轧仿真系统中，需要仿真的控制功能模块 频率，w2为伺服阀的角频率，51为轧机负载等效 很多，信息交换多，有共用性，因此传统的点对点 的时间常数 的接口形式不宜采用，而网络式的接口形式更易 满足要求.内存映像网高速(2Gb·s1)、可靠性 给定 控制器伺服放大器电液伺服阀液压缸 高、延迟小和信息更新同步的特点适合仿真的需 位移传感器 要，在各子系统的控制器和仿真器计算机中插入 图3压下系统模型 内存映像网网卡，通过光纤和中央集线器连接，实 Flg.3 Model of the press-down system 现全系统的实时通信， 仿真时，延迟环节用二阶近似.以上的模型 2对象模型 是一个线性时不变模型，采用二阶实时Runge- 调厚过程涉及的模型由压下系统模型和变形 Kutta法[6]转化成差分方程后的形式和ⅡR滤波 区模型构成，如图2所示.模型的建立采用机理 器的形式相同，在DSP上能快速地实现运算 建模方法，对一些不易确定的参数事先对实际设 2.2变形区模型 备采用系统辨识的方法进行确定，在满足工程要 变形区的模型包括了弹跳方程、温降方程、轧 求精度的前提下对模型进行工程处理，提高模型 制力公式、前滑后滑公式、张力公式和活套套量公 的仿真解算速度， 式，是一个多维的非线性方程组.由于调厚时，各 变量变动范围较小，因此可在小的变化范围内将 液压压下 非线性方程线性化来处理，即采用线性化后的增 动特性 辊缝 量代数方程.处理后的方程主要有增量厚度方 变动量 出口厚 延度波动 程、增量轧制力方程、增量速度方程和增量套量方 变形区 模型 程 =出口温 ◆轧辊速度 度波动 增量厚度方程： 变动量 1 主传动 6h= c [那h+服+cs](2) 动特性 Laho 图2AGC对象框图 增量轧制力方程： Fig.2 Components of AGC 6P= Cp 2.1压下系统模型 [职ho+服K+s] 液压压下系统见图3，它是一个复杂的动态 (3) 系统，由控制器、伺服放大器、电液伺服阀、液压缸 增量速度方程： 和位移传感器组成.控制器采用多CPU的VME {8v=o6f+(1+f)8u0 总线控制器，控制算法采用分段PI调节，伺服放 大器把输入电压转换为电流，可视为比例放大环 6m'=2d0+是6h-hgh0 ho hoho (4) 节；电液伺服阀的模型可简化为二阶振荡环节；液 压缸模型可简化成一个二阶振荡环节和一个惯性 8f= ho+3新6h+8r+ aho ah af8tb ath 环节的串连；位移传感器采用的是磁尺，可认为是 增量套量方程： 比例环节.整个液压压下系统模型是一个高阶环 节，时间常数小，动态响应速度快.系统的传递函 òl,i+1=J(⑥u+1-du:)dt (5) 数为： 式中，i为连轧机组架号；P为轧制力，kN;Cp为 轧机纵向刚度，kN·mm1.控制量有：8S为辊缝北 京 科 技 大 学 学 报 ‘ 年第 期 行执行运算 ， 最 高处理速度 可达 ， 具 有强大的实时计算能力 协处理 机用 于解算轧机 执行机构的动力学模型和轧制变形 区模型 控制 器 采 用 基 于 总 线 的 多 控制器 ， 它 通 过 总 线 的 内存 映 像 网 网卡连 接到 通 讯 网上 实 时通 信接 口 的形 式 有很 多 ， 但 在热连 轧仿真 系统 中 ， 需要仿真 的控 制功 能模块 很 多 ， 信息交换 多 ， 有共 用性 ， 因此 传统的点对 点 的接 口 形 式不 宜采 用 ， 而 网络式 的接 口 形 式更 易 满足要 求 内存映 像 网高速 · ” 、 可靠性 高 、 延迟小和 信息更 新 同步 的特点适 合仿真 的需 要 ， 在各子 系统 的控 制 器 和 仿真 器 计 算机 中插 入 内存映像 网网卡 ， 通过光纤和 中央集线器连接 ， 实 现全 系统 的实时通信 一 ‘ 。 共 十 脸 ， 共 垫 十 、 田 毋 ” 田乏 田 其中 ， 为增 益 ， 芬。 为 延 时 ， 奋 为液 压 缸 的 阻 尼 系数 ， 右 为伺服阀的阻 尼 系数 ， 。 为液 压缸 的角 频率 ， 。 为伺服 阀的角频 率 ， 为轧机 负载 等效 的时间常数 位置 给定 控制器 伺服放大器 卜叫 电液伺服阀 液压缸 图 压下系统模型 回 触 改阴 口 对象模型 调厚过程涉及 的模型 由压下系统模型和变形 区模型 构成 ， 如 图 所示 模型 的建立 采用 机 理 建模方法 ， 对一些 不 易确 定的参 数事先对 实际 设 备采用系统辨识 的方法进行确 定 ， 在 满足工 程要 求精度 的前提 下对 模型 进行工 程 处理 ， 提 高模型 的仿真解算速度 液压压下 动特性 丽 延 回 时 仿真时 ， 延迟 环 节用二 阶近似 以上 的模型 是一个 线性 时不 变模 型 ， 采 用 二 阶实 时 法 转化成差分方程 后 的形 式和 滤 波 器 的形式相 同 ， 在 上 能快速地实现运算 变形 区模型 变形 区的模型包括 了弹跳方程 、 温 降方程 、 轧 制力公式 、 前滑后滑公式 、 张力公式和 活套套量公 式 ， 是一个 多维的非线性方程组 由于调厚时 ， 各 变量变动范 围较 小 ， 因此 可在小 的变化 范 围 内将 非线性方程 线性 化来处 理 ， 即采用 线性 化后 的增 量代 数 方 程 处 理 后 的方 程 主 要 有增 量 厚 度方 程 、 增量轧制力方程 、 增量速度方程和增量套量方 程 增量厚度方程 图 对象框图 · 压下系统模型 液压压下 系 统见 图 ， 它是 一 个复 杂 的动 态 系统 ， 由控制器 、 伺服放大器 、 电液伺服 阀 、 液压缸 和位移传感器组成 控制器采 用 多 的 总线控 制器 ， 控制算法采用分段 调 节 ， 伺服放 大器把输入 电压转换 为 电流 ， 可视 为 比例放大 环 节 电液伺服 阀的模型可简化为二 阶振荡环节 液 压缸模型可简化成一个二 阶振荡环节和 一个惯性 环节的串连 位移传感器采用 的是磁尺 ， 可认为是 比例环节 整个液压压下系统模型是一个高阶环 节 ， 时间常数 小 ， 动态响应速度快 系统 的传递 函 数为 增量速度方程 己 “ · ‘ 一 众 “二众肤 一 箭 “ “ 。 盯 一 歇 ‘ “ 。 · 器 “ “ ‘ 髦 “ ，· 毅 。 一 增量套量方程 “ ，‘ ， 、一 丁 。 一 。 ￡ ， 式 中 ， 为连轧机组 架号 尸 为轧制力 ， 饰 为 轧机纵 向刚度 ， · 一 ’ 控制量 有 为辊 缝