D0I:10.13374/i.issm1001053x.2002.05.020 第24卷第5期 北京科技大学学报 Vol.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2002 基于模糊RBF神经元网络的冷连轧 板形板厚多变量控制 王莉葛平孙一康 北京科技大学信息工程学院，北京100083 摘要针对板带材轧制是一个复杂的非线性过程，板形控制(AFC)和板厚控制(AGC)又是相 互耦合的一个综合系统等特点，提出了一种基于模糊RBF神经元网络的冷连轧板形板厚多变 量综合控制系统.仿真结果证明了此AFC-AGC控制系统具有良好的自适应跟随和抗扰性能， 其控制效果优于传统的解耦PD控制. 关键词神经网络控制；板形控制；板厚控制：模糊RBF神经元网络 分类号TG333 由于板形板厚综合控制系统是一个非线性 为了进行仿真研究，首先建立板形板厚综 的、延时的、多变量耦合的、复杂的实时系统，实 合系统的数学模型， 时性要求非常高，常规的控制方法难以取得理 11板厚方程 想的控制效果，研究适合于此系统的控制理论、 板厚方程（又称广义弹跳方程）的差分形式： 分析方法与设计方法已成为一个急待解决的问 Ah=AS+AP AF (3) 题.因而采用现代控制方法（如多变量控制、最 C。Ce 式中，△S为辊缝的变化量，△P为轧制力的变化 优控制、自适应控制，预测控制等)和智能控制 量，△F为工作辊弯辊力的变化量，C,为轧机纵 方法（如模糊控制、专家系统、神经网络等方法） 向刚度系数，C为弯辊刚度系数 相结合的手段，已成为板形板厚综合控制的发 展趋势 1.2板形方程 (1)板形方程 由于在冷连轧过程中，第一机架AGC系统 担负消除95%厚度偏差的重要任务，因此第一 冬2路冬 (4) 机架的AGC-AFC控制系统的精度就显得尤为 其中，Ha=H。-H,ha=h-h,La=Le-Le,l4=l。-l. 重要.本文应用模糊RBF神经元网络(FRBF)的 H,H。为来料中部厚度和边部厚度；h,h为轧后 板形板厚多变量综合控制方法，对第一架轧机 中部厚度和边部厚度；L,L为来料中部长度和 进行板形板厚综合控制. 边部长度；。，。为轧后中部长度和边部长度； H,h为来料和轧后的平均厚度；L,1为来料和轧 1冷连轧板形板厚综合系统模型 后的平均长度 (2)入口、出口横向张力差四 假设第一机架具有工作辊弯辊的板形控制 手段和液压压下调节的板厚控制手段，并且工 w=B2) 作辊液压弯辊系统和液压压下系统分别用一阶 (5) o=-E() 惯性环节G(S),G(S)来近似，即： G9-1s 式中，E为轧件的弹性模量 (1) (3)轧件出口横向厚差方程 G:(S)-1+TS K2 (2) i=尽君+o (6) 其中，K,K为增益系数；T,T为时间常数 式中，K,为轧机横向刚度系数，K为横向弯辊刚 收稿日期200106-27王莉女，3引岁，博士生 度系数；ω为由于辊型不同引起的厚度偏差（冷第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 〕 】 基于模糊 神经元 网络的冷连轧 板形板厚多变量控制 王 莉 葛 平 孙一康 北京科技大学信息工程学院 ， 北京 摘 要 针对板带材轧制是一个复杂 的非线性过程 ， 板形控制 和 板厚控制 又 是相 互祸合 的一个综合系统等特点 ， 提出 了一种基于模糊 神经元 网络的冷连轧板形板厚多变 量综合控制系统 仿真结果证 明了此 峨 控制系统具有 良好的 自适应跟随和抗扰性能 ， 其控制效果优于传统 的解祸 控制 关键词 神经 网络控制 板形控制 板厚控制 模糊 神经元网络 分类号 由于板形板厚综合控制系统是一个非线性 的 、 延 时 的 、 多变量藕合的 、 复杂的实时系统 ， 实 时性要 求非 常高 ， 常规 的控制方法难 以取得理 想 的控制效果 ， 研究适合于此系统 的控制理论 、 分析方法 与设计方法 已 成为一个急待解决 的问 题 因 而采用 现代控制方法 如 多变 量控制 、 最 优控制 、 自适应控制 ， 预测 控制等 和 智能控制 方法 如模糊控制 、 专家 系统 、 神经 网络等方法 相结合 的手段 ， 已 成为板形 板厚综合控制的发 展趋 势‘，碑〕 ， 由于 在冷连轧过程 中 ， 第一 机架 系统 担 负消除 厚度偏差 的重 要 任务 ， 因此第一 机架 的 一 控制 系统 的精度 就显得尤为 重 要 本文应 用 模糊 神经 元 网络 的 板形板厚多变量综合控制方法 ， 对第一 架轧机 进 行板形 板厚综合控制 为 了进 行仿真研究 ， 首先建立 板形板厚综 合系统 的数学模 型 板厚方程 板厚方程 又称广义 弹跳方程 的差分形 式 △” 吩芸 十芸 式 中 ， △ 为辊缝 的变化量 ， △尸 为轧制力 的变化 量 ， △尸 为工作辊弯辊力 的变 化量 ， 为轧机纵 向刚度 系数 ， 为弯辊 刚度 系数 板形方程 板形方程 〔，， 立 鱼召立 血 冷连轧板形板厚综合 系统模型 假设第一机架具有 工作辊弯辊 的板形控制 手段 和 液压压下 调 节 的板厚控制手段 ， 并且 工 作辊液压弯辊 系统和 液压压下 系统分别用一 阶 惯性环节 必 ，叹 必 来近 似 ， 即 其 中 ， 从 二刀 一 ， 。 一 。 ， 。 一 ， 几 一 人 燕为来料 中部厚度和 边部厚度 ， 。 为轧后 中部厚度 和边部厚度 ， 。 为来料 中部长度 和 边 部长度 ， 为 轧后 中部长 度 和 边 部 长 度 ， 为来料 和轧后 的平均厚度 ， 为来料和 轧 后 的平均长度 人 口 、 出 口 横 向张力差 ‘ 。 ， 、 口 里二吸 ‘ 于一 一 、 石 ， 、 叮 一 寸 ‘气了 ， 、、 了、 、 必 凡 不 凡 兀 式 中 ， 为轧件 的 弹性模量 轧件 出 口 横 向厚差 方程 其 中犬 】犬 为增 益 系数 不工 为时 间常数 收稿 日期 一 王 莉 女 ， 岁 ， 博士 生 二 不歹一 一下丁一十口 人 人 式 中凡为轧机横 向刚度 系数 ， 凡 为横 向弯辊 刚 度 系数 。 为 由于辊 型 不 同引起 的厚度偏差 冷 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．05．020