·588 北京科技大学学报 第34卷 仿真测试控制性能. 统性能，探索具有实用价值的设计方法 表2单机架2500mm中厚板轧机某批次轧制参数 5 结论 Table 2 Rolling parameters of a 2500mm single-stand plate mill in one batch of rolling 针对板带厚度控制中存在的不确定摄动问题， 道次 出口 辊缝/ 轧制 温度/ 屈服 首先建立了双摄动AGC模型，将轧制过程的不确定 序号 厚度/mm mm 力/N ℃ 强度/MPa 性归结到两类刚度的摄动中，进而引入定量反馈理 1 47.54 47.27 21585.7 988.3 119.0 论分析系统的性能边界，由外部扰动不同频率的特 2 39.48 38.54 26006.3 974.9 140.2 性，提出了板厚外部自激励定量反馈控制算法.仿 3 32.80 31.86 26006.4 960.6 148.9 真结果表明，该方法能有效抑制厚度控制过程中的 4 27.46 26.54 25916.4 933.1 161.4 扰动，图形设计方法能直观地表示系统的鲁棒稳定 5 23.07 22.15 25895.2 914.1 171.8 性的变化过程，便于实时调整，具有一定的工业实用 6 19.4818.5625875.1894.3 183.2 价值. 由图11根据板厚信息设定性能边界条件，设先 参考文献 前的鲁棒控制器为初始控制器，通过回路成形， [1]Horowitz I.Survey of quantitative feedback theory (QFT).Int/ EEAS-QFT控制器可获得较好的控制性能.控制响 Robust Nonlinear Control,2001,11(10):887 应无超调，可减少生产过程的机械设备损伤，延长轧 2]Houpis C H,Rasmussen S J,Garcia-Sanz M.Quantitatire Feed- back Theory,Fundamentals and Applications.2nd Ed.New York: 辊寿命，间接减少偏心或轧机振荡造成的外部扰动. Marcel Dekker,2005 在高频段再次加入扰动，仿真如图12所示，系统保 B]Ding X K.Automatic Control for Milling Process.2nd Ed.Bei- 持了良好的鲁棒稳定性，可保证生产顺利进行. jing:Metallurgical Industry Press,2006 (丁修堃.轧制过程自动化.2版北京：治金工业出版社， 14 2006) 4]Yang B H,Yang W D,Chen L G.Robust u synthesis control for 1o AGC system in hot rolling processing.Control Theory Appl,2008, 25(2):299 0.6 (杨斌虎，杨卫东，陈连贵.基于结构奇异值μ综合的热轧带 初始控制器设计 钢AGC鲁棒控制.控制理论与应用，2008,25(2)：299) 一定量外部自激励设计 02 Wang Z H,Chen Z Q,Sun Q L,et al.Survey of the development for quantitative feedback theory.Control Theory Appl,2006,23 2 468101214 (3):403 时间s (王增会，陈增强，孙青林，等.定量反馈理论发展综述.控制 图11定量外部自激励前馈AGC控制器性能分析 理论与应用，2006,23(3)：403) Fig.11 Performance analysis of the EEAS-OFT FFAGC controller [6]Heeg R,Kiefer T,Kugi A,et al.Feedforward control of plate thickness in reversing plate mills.IEEE Trans Ind Appl,2007,43 10 (2):386 7]Zhong Y F,Tan S B,Xu X H.Research and application of the feed-forward AGC system in hot strip rolling mills.J Northeast Univ Nat Sci,.2009,30(2):169 -10 (钟云峰，谭树彬，徐心和.热连轧前馈厚度控制系统的研究 与应用.东北大学学报：自然科学版，2009,30(2)：169) -20 [8]Lee Y K,Jang Y J,Kim S W.Adaptive feed-forward automatic gauge control in hot strip finishing mill./S//Int,2007,47 (10): -30 1444 10 10 角频率radg) 9]Yang B H.Yang W D,Chen LC,et al.Dynamic optimization of feedforward automatic gauge control based on extended Kalman fil- 图12定量外部自激励前馈AGC系统稳定性能分析 ter.J Iron Steel Res Int,2008,15(2)39 Fig.12 Robust stability analysis of the EEAS QFT FFAGC system [10]Zhang M,Yang W D.Dual perturbation AGC design based on QFT controller/International Conference on Fuzy Systems 需要指出，回路成形过程不唯一，得出的未必是 and Knonledge Discovery.Yantai,2010:1834 最优控制器，本研究旨在以直观便捷的方式保证系 [11]Zhang JZ.New method for measuring plastic coefficient of rolling北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 仿真测试控制性能． 表 2 单机架 2 500 mm 中厚板轧机某批次轧制参数 Table 2 Rolling parameters of a 2 500 mm single-stand plate mill in one batch of rolling 道次 序号 出口 厚度/mm 辊缝/ mm 轧制 力/kN 温度/ ℃ 屈服 强度/MPa 1 47. 54 47. 27 21 585. 7 988. 3 119. 0 2 39. 48 38. 54 26 006. 3 974. 9 140. 2 3 32. 80 31. 86 26 006. 4 960. 6 148. 9 4 27. 46 26. 54 25 916. 4 933. 1 161. 4 5 23. 07 22. 15 25 895. 2 914. 1 171. 8 6 19. 48 18. 56 25 875. 1 894. 3 183. 2 由图 11 根据板厚信息设定性能边界条件，设先 前的鲁棒控制器为初始控制器［4］，通过回路成形， EEAS--QFT 控制器可获得较好的控制性能． 控制响 应无超调，可减少生产过程的机械设备损伤，延长轧 辊寿命，间接减少偏心或轧机振荡造成的外部扰动． 在高频段再次加入扰动，仿真如图 12 所示，系统保 持了良好的鲁棒稳定性，可保证生产顺利进行． 图 11 定量外部自激励前馈 AGC 控制器性能分析 Fig． 11 Performance analysis of the EEAS-QFT FFAGC controller 图 12 定量外部自激励前馈 AGC 系统稳定性能分析 Fig． 12 Robust stability analysis of the EEAS QFT FFAGC system 需要指出，回路成形过程不唯一，得出的未必是 最优控制器，本研究旨在以直观便捷的方式保证系 统性能，探索具有实用价值的设计方法． 5 结论 针对板带厚度控制中存在的不确定摄动问题， 首先建立了双摄动 AGC 模型，将轧制过程的不确定 性归结到两类刚度的摄动中，进而引入定量反馈理 论分析系统的性能边界，由外部扰动不同频率的特 性，提出了板厚外部自激励定量反馈控制算法． 仿 真结果表明，该方法能有效抑制厚度控制过程中的 扰动，图形设计方法能直观地表示系统的鲁棒稳定 性的变化过程，便于实时调整，具有一定的工业实用 价值． 参 考 文 献 ［1］ Horowitz I． Survey of quantitative feedback theory ( QFT) ． Int J Robust Nonlinear Control，2001，11( 10) : 887 ［2］ Houpis C H，Rasmussen S J，Garcia-Sanz M． Quantitative Feed￾back Theory，Fundamentals and Applications． 2nd Ed． New York: Marcel Dekker，2005 ［3］ Ding X K． Automatic Control for Milling Process． 2nd Ed． Bei￾jing: Metallurgical Industry Press，2006 ( 丁修堃． 轧制过程自动化． 2 版 北京: 冶金工业出版社， 2006) ［4］ Yang B H，Yang W D，Chen L G． Robust μ synthesis control for AGC system in hot rolling processing． Control Theory Appl，2008， 25( 2) : 299 ( 杨斌虎，杨卫东，陈连贵． 基于结构奇异值 μ 综合的热轧带 钢 AGC 鲁棒控制． 控制理论与应用，2008，25( 2) : 299) ［5］ Wang Z H，Chen Z Q，Sun Q L，et al． Survey of the development for quantitative feedback theory． Control Theory Appl，2006，23 ( 3) : 403 ( 王增会，陈增强，孙青林，等． 定量反馈理论发展综述． 控制 理论与应用，2006，23( 3) : 403) ［6］ Heeg R，Kiefer T，Kugi A，et al． Feedforward control of plate thickness in reversing plate mills． IEEE Trans Ind Appl，2007，43 ( 2) : 386 ［7］ Zhong Y F，Tan S B，Xu X H． Research and application of the feed-forward AGC system in hot strip rolling mills． J Northeast Univ Nat Sci，2009，30( 2) : 169 ( 钟云峰，谭树彬，徐心和． 热连轧前馈厚度控制系统的研究 与应用． 东北大学学报: 自然科学版，2009，30( 2) : 169) ［8］ Lee Y K，Jang Y J，Kim S W． Adaptive feed-forward automatic gauge control in hot strip finishing mill． ISIJ Int，2007，47( 10) : 1444 ［9］ Yang B H，Yang W D，Chen L G，et al． Dynamic optimization of feedforward automatic gauge control based on extended Kalman fil￾ter． J Iron Steel Res Int，2008，15( 2) : 39 ［10］ Zhang M，Yang W D． Dual perturbation AGC design based on QFT /μ controller / / International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery． Yantai，2010: 1834 ［11］ Zhang J Z． New method for measuring plastic coefficient of rolling ·588·