D0I:10.13374/i.issnl001053x.2011.0B.010 第33卷第3期 北京科技大学学报 Vo133N93 2011年3月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing Mar 2011 基于信息融合的带钢厚度预测控制 彭开香12)区 赖春山12) 1)北京科技大学信息工程学院，北京1000832)北京科技大学钢铁流程先进控制教有部重点实验室，北京10083 区通信作者，E-mail kax知@ust edy c 摘要通过把轧制力方程和厚度控制方程在小范围内线性化、离散化，用递推最小二乘法辨识出系统的状态空间模型。给 出了基于Kam即滤波法的最优信息融合算法，并针对热连轧这个复杂的多变量系统设计了异步信息融合估计算法.将模型 用于热连轧机带钢厚度预测中，同时也预测带钢塑性系数Q最后把实时预测出的带钢出口厚度和带钢塑性系数应用于带钢 热连轧厚度控制系统，提高了带钢厚度质量. 关键词热轧：带钢：厚度控制：最小二乘逼近：信息融合 分类号TP273.3 Predicted con trol for strp thickness based on inform ation fusion PENG Kai-xiang LAI Chun shan 2) 1)Schoolof homaton Engneerng University of Sc ience and Techrokgy Beijing Beiing 100083.Chna 2)KeLabora of theMnistry ofEducatin ofChina rAdvanced Control of ron and SteelProcess Universit of Science and Technopgy Beijng Beijng100083 China ☒Comespanding author E-mail kax知m@usb edy an ABSTRACT A state space model of the ca trol sys tm in hot contiuous rollngwas proposed by usng a recursive least squares ago ritm by lnearizng and discretizing the olling prce and thickness control equatpns After an optmal infom atian usion agoritlm based on Kam a filering was presented an asynch ronous infom ation fus ipn estin at pn alrithm was bu ilt pr the comp kex mu lti-vara ble systm ofhot contnuous rolling Thismolelwas appled inp the prediction of strp thickness and pasticity coefficientQ in he hot continuous rollng process At last he real tme precast results of he com ing strp thickness and p lastcity coefficient of strips were syntheticaly utilized in the hickness co trol system of hot con thuous rollng o mprove he quality of fnal com ing strp hickness KEY WORDS hot rolling strPs thickness contrgl east squares app roxmations inpm atpn fus ion 带钢热轧生产过程是一个高产量和高精度的过 息，它最初主要应用于多个传感器的目标跟踪中的 程，在生产过程中，控制系统细小的改进会带来巨大 航迹融合.目前在多传感器信息融合中，研究较多 的利润回报.因此，各钢厂一直在研究各种先进的 的是同步融合问题，即设所有传感器同步采样，并有 控制策略来提高产量和产品质量).带钢厚度质量 相同的采样率，且没有固有延迟与通信延迟，把数据 作为带钢性能的重要指标，它直接关系到带钢产品 同步送到融合中心.然而，由于所用的各种传感器 的质量和工业经济效益.为了提高带钢产品的厚度 具有不同的采样率，以及传感器固有延迟与通信延 质量，厚度自动控制广泛应用于现在的热轧生产线 迟的不同，都会产生多传感器数据异步的问题，因此 中.由于热轧生产线的轧制过程是一个多变量、强 在实际系统中，更多的却是异步融合问题.可见，对 耦合和非线性的复杂过程，传统的自动厚度控制系 异步数据融合问题的研究更具有工程价值) 统的控制精度有限 本文针对带钢热连轧这个复杂的多变量系统， 信息融合估计主要研究在估计未知量时如何最 在系统存在干扰的情况下，利用递推最小二乘法辨 佳利用来自多个信息源（如多个传感器）的有用信 识建立系统的状态空间模型.通过对机架2和机架 收稿日期：2010-05-25 基金项目：中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(N9 FRF-AS-09-006B)第 33卷 第 3期 2011年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.33 No.3 Mar.2011 基于信息融合的带钢厚度预测控制 彭开香 1, 2) 赖春山 1, 2) 1)北京科技大学信息工程学院, 北京 100083 2)北京科技大学钢铁流程先进控制教育部重点实验室, 北京 100083 通信作者, E-mail:kaixiang@ustb.edu.cn 摘 要 通过把轧制力方程和厚度控制方程在小范围内线性化、离散化, 用递推最小二乘法辨识出系统的状态空间模型.给 出了基于 Kalman滤波法的最优信息融合算法, 并针对热连轧这个复杂的多变量系统设计了异步信息融合估计算法.将模型 用于热连轧机带钢厚度预测中, 同时也预测带钢塑性系数 Q.最后把实时预测出的带钢出口厚度和带钢塑性系数应用于带钢 热连轧厚度控制系统, 提高了带钢厚度质量. 关键词 热轧;带钢;厚度控制;最小二乘逼近;信息融合 分类号 TP273 +.3 Predictedcontrolforstripthicknessbasedoninformationfusion PENGKai-xiang1, 2) , LAIChun-shan1 2) 1) SchoolofInformationEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 2) KeyLaboratoryoftheMinistryofEducationofChinaforAdvancedControlofIronandSteelProcess, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China Correspondingauthor, E-mail:kaixiang@ustb.edu.cn ABSTRACT Astate-spacemodelofthecontrolsysteminhotcontinuousrollingwasproposedbyusingarecursiveleastsquaresalgo￾rithmbylinearizinganddiscretizingtherollingforceandthicknesscontrolequations.Afteranoptimalinformationfusionalgorithm basedonKalmanfilteringwaspresented, anasynchronousinformationfusionestimationalgorithmwasbuiltforthecomplexmulti-varia￾blesystemofhotcontinuousrolling.ThismodelwasappliedintothepredictionofstripthicknessandplasticitycoefficientQinthehot continuousrollingprocess.Atlast, thereal-timeforecastresultsofthecomingstripthicknessandplasticitycoefficientofstripswere syntheticallyutilizedinthethicknesscontrolsystemofhotcontinuousrollingtoimprovethequalityoffinalcomingstripthickness. KEYWORDS hotrolling;strips;thicknesscontrol;leastsquaresapproximations;informationfusion 收稿日期:2010--05--25 基金项目:中央高校基本科研业务费专项基金资助项目 ( No.FRF--AS-09-006B) 带钢热轧生产过程是一个高产量和高精度的过 程, 在生产过程中, 控制系统细小的改进会带来巨大 的利润回报 .因此, 各钢厂一直在研究各种先进的 控制策略来提高产量和产品质量 [ 1] .带钢厚度质量 作为带钢性能的重要指标, 它直接关系到带钢产品 的质量和工业经济效益.为了提高带钢产品的厚度 质量, 厚度自动控制广泛应用于现在的热轧生产线 中 .由于热轧生产线的轧制过程是一个多变量 、强 耦合和非线性的复杂过程, 传统的自动厚度控制系 统的控制精度有限 [ 2] . 信息融合估计主要研究在估计未知量时如何最 佳利用来自多个信息源 (如多个传感器 )的有用信 息, 它最初主要应用于多个传感器的目标跟踪中的 航迹融合 .目前在多传感器信息融合中, 研究较多 的是同步融合问题, 即设所有传感器同步采样, 并有 相同的采样率, 且没有固有延迟与通信延迟, 把数据 同步送到融合中心 .然而, 由于所用的各种传感器 具有不同的采样率, 以及传感器固有延迟与通信延 迟的不同, 都会产生多传感器数据异步的问题, 因此 在实际系统中, 更多的却是异步融合问题.可见, 对 异步数据融合问题的研究更具有工程价值 [ 3] . 本文针对带钢热连轧这个复杂的多变量系统, 在系统存在干扰的情况下, 利用递推最小二乘法辨 识建立系统的状态空间模型 .通过对机架 2和机架 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2011.03.010