D0I:10.13374/i.issn1001053x.2003.01.017 第25卷第4期 北京科技大学学报 Vol.25 No.4 2003年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2003 宽带钢热连轧机板形板厚增益调度解耦控制 曹建国)张杰陈先霖)魏钢城)黄四清)忻为民) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)武汉钢铁（集团）公司热轧厂，武汉430083 摘要针对板形板厚综合控制的耦合问题，通过分析板形控制系统需要先后投入平坦度 反馈控制和动态凸度控制的综合系统特性，采用前馈补偿综合法设计解耦网络以完成动态 轧制过程的板形板厚解耦控制.结合1700mm热连轧机实际控制系统，提出采用板形板厚增 益调度解耦控制方法适应板形板厚耦合特性随实际轧制条件变化的应用需要，建立的增益 调度函数集已在大型工业轧机得到验证与应用. 关键词热连轧机：带钢：板形控制：解耦：板形板厚综合控制 分类号TG334.9:TG335.11 板形和板厚是决定带钢几何尺寸精度的两 测信号对多机架板形调节机构进行调节，实现对 个重要质量指标，板形与板厚控制之间耦合效果 凸度和平坦度的反馈控制.由于连轧机组出口目 明显，且严重影响高精度带钢生产".对于高质量 前使用的平坦度仪无法正确测出建立张力后带 的板形板厚控制系统来说，必须进行解耦设计， 钢的平坦度，故平坦度反馈控制FB-AP℉C的控 宽带钢热连轧机生产中，板形板厚综合控制包括 制作用通常为带钢头部130m左右.由于轧制过 设定和动态控制两个方面，为了保证带钢几何尺 程中轧件温度变化、轧制的加减速控制，尤其是 寸精度，不仅必须完成板形设定的解耦与应用阿， AGC投入控制后，轧制力会发生频繁变化，导致 还必须随着轧制条件的变化实现动态轧制过程 带钢板形发生变化，但1700mm热连轧机目前采 的解耦设计. 用的是双C型架扫描式凸度仪，而不是多通道凸 度仪，尚不能实现凸度反馈控制，因此当卷取机 1板形板厚前馈补偿解耦设计 咬入带钢后，投入动态凸度控制DCC,将FB- 1.1板形板厚综合控制系统 APFC调节好的弯辊力作为调节起点，在轧制过 轧制过程中，来料发生变化将引起轧制力变 程中根据实测轧制力大小的变化，相应改变各机 架弯辊力值对板形实施动态凸度控制，从而保证 化，从而影响出口板形和板厚，为此需要投入板 形自动控制APFC和厚度自动控制AGC系统进 带钢全长的板形.因此目前的AP℉C系统包括先 行调节，以锁定的带钢头部控制质量为起点，动 后投入的平坦度反馈控制FB-AP℉C和动态凸度 态调整弯辊和压下位置等操作变量来消除锁定 控制DCC. 后带钢的板形偏差和同板厚差（带钢纵向厚差）. 宽带钢热连轧机AGC系统以GM-AGC作为 基本控制方式，该法对出口厚度变化响应快，控 宽带钢热连轧机通常由7架四辊轧机（依次 称作F1,F2,…,F7)组成.本文研究的1700mm热 制滞后小，但存在厚度检出精度低，雅以用于成 连轧机板形板厚综合控制系统主要针对配置板 品厚度控制.为了保证带钢厚度精度，AGC系统 形调节机构的F4F7机架，热轧板形控制主要包 通常还要投入X-AGC,用来对GM-AGC系统的 板厚基准值进行监控修正，以使带钢的板厚更接 括凸度和平坦度控制，理想的控制方法是在动态 轧制过程中根据多通道凸度仪和平坦度仪的检 近目标值.在采用计算机控制的基础上，可与反 馈控制结合采用预控AGC,提前移动压下量来消 收稿日期2002-09-18曹建国男，31岁，讲师，博士 除带钢来料板度偏差对出口板厚的影响.由于 *国家自然科学基金重点资助项目(No.59835170) 宽带钢热连轧机前几个机架F1~F3带钢温度较第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 宽带钢热连轧机板形板厚增益调度解藕控制 曹建 国 ” 张 杰 ” 陈先 霖 ” 魏钢 城 ， 黄 四 清 ” 忻为 民 ” 北京科技大学机械 工 程 学 院 ， 北京 武 汉钢 铁 集 团 公 司 热 轧 厂 ， 武汉 摘 要 针对 板形 板 厚综 合控 制 的祸 合 问题 ， 通过分 析 板形 控 制 系统 需要先 后 投 入平 坦度 反 馈控 制和 动 态 凸度控制 的综 合系统特性 ， 采用 前馈 补 偿 综合 法 设 计 解 祸 网络 以完 成 动 态 轧制过程 的板 形板 厚解 祸 控制 结合 热 连 轧机 实 际控 制 系统 ， 提 出采用 板 形 板 厚增 益 调 度解祸控 制方法 适应 板形 板 厚祸 合 特性 随实 际 轧 制 条件 变 化 的应用 需要 ， 建立 的增 益 调 度 函 数 集 已 在 大 型 工 业 轧机得 到验 证 与应 用 关键 词 热连 轧机 带钢 板形 控 制 解祸 板形 板 厚综合 控 制 分 类号 板 形 和 板 厚 是 决 定 带 钢 几 何 尺 寸 精 度 的两 个 重 要 质 量 指标 ， 板 形 与板 厚控 制 之 间祸合 效果 明显 ， 且 严 重 影 响高精 度 带钢 生产 ‘ 对 于 高质 量 的板 形 板 厚控 制 系 统 来 说 ， 必 须 进 行 解 祸 设 计 宽带钢 热连 轧机 生产 中 ， 板形板 厚 综合 控 制 包括 设 定和 动 态控 制 两 个 方 面 为 了保 证 带钢 几 何 尺 寸精度 ， 不 仅必 须 完成 板 形 设 定 的解 祸 与应用 口，， 还 必 须 随 着 轧 制 条 件 的变 化 实现 动 态 轧 制 过 程 的解 祸 设 计 板形 板厚 前 馈补偿 解祸 设 计 板 形 板 厚 综 合控 制 系 统 车制 过 程 中 ， 来 料 发 生 变化 将 引起 轧制 力变 化 ， 从 而 影 响 出 口 板 形 和 板 厚 ， 为此 需要 投 入 板 形 自动 控 制 和 厚 度 自动 控 制 系 统 进 行 调 节 ， 以锁 定 的带钢 头 部控制 质 量 为起 点 ， 动 态 调 整 弯 辊 和 压 下 位 置 等 操 作 变 量 来 消 除锁 定 后 带钢 的板 形 偏 差 和 同板 厚 差 带钢 纵 向厚 差 宽带 钢 热 连 轧 机 通 常 由 架 四辊 轧 机 依 次 称 作 ， ， … ， 组 成 本 文 研 究 的 热 连 轧 机 板 形 板 厚 综 合 控 制 系 统 主 要 针 对 配 置 板 形 调 节 机 构 的 机 架 热 轧 板 形 控 制 主 要 包 括 凸度和 平 坦度 控 制 ， 理 想 的控 制 方 法 是 在 动态 轧制 过 程 中根据 多通道 凸度 仪 ‘ 和 平 坦 度 仪 的检 收稿 日期 刁 曹建 国 男 ， 岁 ， 讲师 ， 博士 国 家 自然 科 学基金重 点 资助 项 目 测 信 号对 多机 架 板 形 调 节机 构进 行 调 节 ， 实现对 凸度 和 平 坦度 的反馈 控制 由于连 轧机 组 出 口 目 前 使 用 的平 坦 度 仪 无 法 正 确 测 出建立 张 力 后 带 钢 的平 坦 度 ， 故 平 坦 度 反 馈 控 制 的控 制 作用 通 常 为 带 钢 头 部 左 右 由于 轧 制 过 程 中轧件 温 度 变 化 、 轧制 的加 减速 控 制 ， 尤 其 是 投入 控 制 后 ， 轧 制 力会 发 生 频 繁变 化 ， 导致 带 钢 板 形 发 生 变 化 ， 但 热 连 轧机 目前采 用 的是 双 型 架 扫 描 式 凸度 仪 ， 而 不 是 多通 道 凸 度 仪 ， 尚不 能 实 现 凸度 反 馈 控 制 ， 因 此 当卷 取 机 咬 入 带 钢 后 ， 投 入 动 态 凸度 控 制 ， 将 一 调 节 好 的弯 辊 力 作 为调 节起 点 ， 在 轧制 过 程 中根据 实测 轧 制力大 小 的变化 ， 相 应 改变各机 架 弯辊 力 值对 板 形 实施 动 态 凸度控 制 ， 从而 保证 带 钢 全 长 的板 形 因此 目前 的 系 统 包 括 先 后 投 入 的平 坦 度 反 馈 控 制 ， 和 动 态 凸度 控 制 宽 带 钢 热 连 轧机 系 统 以 气 作 为 基 本 控 制 方 式 ， 该 法 对 出 口 厚 度 变化 响 应 快 ， 控 制 滞后 小 ， 但 存 在 厚 度 检 出精度 低 ， 难 以用 于 成 品 厚 度 控 制 为 了保 证 带钢 厚度 精度 ， 系 统 通 常 还 要 投 入 ‘ ， 用 来 对 卜 系 统 的 板 厚基 准 值 进 行 监 控修 正 ， 以使 带 钢 的板 厚 更接 近 目标 值 在 采 用 计 算 机控 制 的基 础 上 ， 可 与 反 馈 控 制 结合 采用 预 控 ， 提 前移 动 压 下 量 来 消 除 带 钢 来料 板度 偏 差 对 出 口 板 厚 的影 响 ，， 由于 宽 带 钢 热 连 轧 机 前 几 个 机 架 干 带 钢 温 度 较 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．04．017