·920 北京科技大学学报 第31卷 下一卷带钢生产数据 坦度前馈控制模型： L3 (5)第2、第3机架与第1机架的控制策略相 各机架日标 板形调控手 白适应 同，最终的控制目的是使成品机架的入口带钢凸度 凸度设定模型 段设定模型 自学习 稳定且达到目标值： -1- (6)由第5机架出口板形仪测得的平坦度，利 」板形前馈 参数校正 控制模型 模型 用板形预测模型的参数校正模型对1~5机架板形 预测模型进行自适应参数校正. 当前乳制工艺 轧机板形调控 凸度仪 板形仪 参数实测 执行机构 按分配式控制方式的板形调控策略，即将上述 步骤中的(2)、(3)和(5)项改为：将目标凸度和实际 凸度的偏差量按一定比例分配到第1至第3机架控 制消除，其余步骤相同. 由于越是上游机架，带钢的凸度向平坦度的转 图4板形平坦度前馈控制系统结构 化能力越弱，因此接力式控制策略可将改变凸度对 Fig.4 Structure of a flatness feed-forw ard control system 平坦度产生的影响降到最低.对于分配式控制策 3.1最佳目标比例凸度的确定 略，由于每个机架控制的凸度偏差量小，因此参与凸 最佳目标比例凸度是实施基于来料板凸度的板 度控制的各机架的调节负荷更小.因此，实际生产 形平坦度前馈控制的重要参数.在冷轧中要同时实 中应依据现场条件、来料凸度情况以及参与板形平 现对凸度和平坦度的控制，就必须充分考虑在轧制 坦度前馈控制机架的凸度调控域等因素，综合比较 过程中带钢凸度和平坦度的相互影响，不仅要保证 选择一种针对当前轧制条件下合理的控制策略， 在前序机架尽量消除来料凸度波动，也要使成品机 4板形平坦度前馈控制模型研究 架入口带钢平坦度处于最佳可调控制范围内，有利 于板形平坦度闭环反馈控制模型控制轧后平坦度达 当轧机入口板廓仪检测到带钢凸度发生波动 到目标值.因此，最佳目标比例凸度的合理与否对 时，相应机架的执行机构需要进行相应的动作以前 板形前馈控制效果具有重要影响.最佳目标比例凸 馈消除此凸度偏差，这就需要制定出不同的弯辊工 度应综合考虑以下五点因素加以确定：(1)各机架的 艺来“以变应变”.制定出合理的弯辊工艺后，还需 凸度调节域：2)成品机架的入口轧件凸度最有利于 要将之固化于实时控制模型中，依靠过程计算机来 发挥成品机架的板形控制能力：(3)成品机架的入口 快速设定出不同机架的弯辊量并将设定值迅速传递 轧件板形稳定；(4)各机架之间平坦度缺陷较小，不 到下位机中进行执行，这才是板形平坦度前馈控制 影响轧件运行稳定：(5)各机架的各板形调控机构设 的最终目的. 定值都处于正常使用范围内. 基于来料板凸度的板形平坦度前馈控制模型是 3.2板形平坦度前馈控制策略 根据入口带钢凸度偏差△CW(i一1)，延迟后（待具 基于来料板廓的板形平坦度前馈控制可以有两 有此△CW(i一1)的带钢段进入轧机时)前馈控制液 种控制策略：接力式控制策略和分配式控制策略， 压弯辊，即给液压弯辊一个控制量FsT(i)十 接力式控制策略的具体实现步骤如下： △Fw(i).由式(1)~(3)，经数学推倒可得△Fw(i) (1)假设来料带钢无板形平坦度缺陷，并由第1 的公式为： 机架入口板廓测量仪提供来料带钢的凸度： △Fw(i)={[-(△PwH-PwH)/e+ (2)若来料带钢凸度落在第1机架的凸度调控 CW(i-1)/Hc]hc-KiCW(i-1))/K2KF (4) 域内，则根据目标凸度和实际凸度偏差，利用板形前 式(4)即为第i机架的板形前馈控制模型.一般 馈控制模型计算出相应执行机构的调节量，对来料 地△℃W(i一I)即包括二次型凸度的变化量，也包括四 带钢凸度偏差进行前馈控制： 次型凸度的变化量，这样在确定△Fw(i)时要考虑 (3)若来料带钢凸度不在第1机架的凸度调控 对两个变化量的综合控制效果.为在实际控制过程 域内，则第1机架尽最大能力消除此来料凸度偏差， 中使用方便，本文只按二次凸度偏差确定△Fw(i,. 剩余凸度偏差由第2机架消除： 5仿真研究 (4)由板形预测模型预测得出第1机架出口带 钢的凸度和平坦度，经延迟输送至第2机架板形平 以某厂1550mm五机架六辊UCMW冷连轧机图 4 板形平坦度前馈控制系统结构 Fig.4 Structure of a flatness feed-f orw ard control system 3.1 最佳目标比例凸度的确定 最佳目标比例凸度是实施基于来料板凸度的板 形平坦度前馈控制的重要参数 .在冷轧中要同时实 现对凸度和平坦度的控制, 就必须充分考虑在轧制 过程中带钢凸度和平坦度的相互影响, 不仅要保证 在前序机架尽量消除来料凸度波动 ,也要使成品机 架入口带钢平坦度处于最佳可调控制范围内, 有利 于板形平坦度闭环反馈控制模型控制轧后平坦度达 到目标值.因此, 最佳目标比例凸度的合理与否对 板形前馈控制效果具有重要影响 .最佳目标比例凸 度应综合考虑以下五点因素加以确定:(1)各机架的 凸度调节域;(2)成品机架的入口轧件凸度最有利于 发挥成品机架的板形控制能力 ;(3)成品机架的入口 轧件板形稳定;(4)各机架之间平坦度缺陷较小 , 不 影响轧件运行稳定;(5)各机架的各板形调控机构设 定值都处于正常使用范围内. 3.2 板形平坦度前馈控制策略 基于来料板廓的板形平坦度前馈控制可以有两 种控制策略:接力式控制策略和分配式控制策略 . 接力式控制策略的具体实现步骤如下: (1)假设来料带钢无板形平坦度缺陷,并由第 1 机架入口板廓测量仪提供来料带钢的凸度; (2)若来料带钢凸度落在第 1 机架的凸度调控 域内 ,则根据目标凸度和实际凸度偏差 ,利用板形前 馈控制模型计算出相应执行机构的调节量, 对来料 带钢凸度偏差进行前馈控制; (3)若来料带钢凸度不在第 1 机架的凸度调控 域内 ,则第 1 机架尽最大能力消除此来料凸度偏差 , 剩余凸度偏差由第 2 机架消除 ; (4)由板形预测模型预测得出第 1 机架出口带 钢的凸度和平坦度, 经延迟输送至第 2 机架板形平 坦度前馈控制模型 ; (5)第 2 、第 3 机架与第 1 机架的控制策略相 同 ,最终的控制目的是使成品机架的入口带钢凸度 稳定且达到目标值 ; (6)由第 5 机架出口板形仪测得的平坦度, 利 用板形预测模型的参数校正模型对 1 ～ 5 机架板形 预测模型进行自适应参数校正. 按分配式控制方式的板形调控策略, 即将上述 步骤中的(2)、(3)和(5)项改为 :将目标凸度和实际 凸度的偏差量按一定比例分配到第 1 至第 3 机架控 制消除 ,其余步骤相同 . 由于越是上游机架 ,带钢的凸度向平坦度的转 化能力越弱, 因此接力式控制策略可将改变凸度对 平坦度产生的影响降到最低 .对于分配式控制策 略 ,由于每个机架控制的凸度偏差量小,因此参与凸 度控制的各机架的调节负荷更小 .因此, 实际生产 中应依据现场条件、来料凸度情况以及参与板形平 坦度前馈控制机架的凸度调控域等因素 , 综合比较 选择一种针对当前轧制条件下合理的控制策略 . 4 板形平坦度前馈控制模型研究 当轧机入口板廓仪检测到带钢凸度发生波动 时 ,相应机架的执行机构需要进行相应的动作以前 馈消除此凸度偏差, 这就需要制定出不同的弯辊工 艺来“以变应变” .制定出合理的弯辊工艺后, 还需 要将之固化于实时控制模型中, 依靠过程计算机来 快速设定出不同机架的弯辊量并将设定值迅速传递 到下位机中进行执行 , 这才是板形平坦度前馈控制 的最终目的 . 基于来料板凸度的板形平坦度前馈控制模型是 根据入口带钢凸度偏差 ΔCW(i -1), 延迟后(待具 有此 ΔCW(i -1)的带钢段进入轧机时)前馈控制液 压弯辊 , 即给液 压弯辊一个控制 量 F SET (i)+ ΔF W(i).由式(1)～ (3),经数学推倒可得 ΔFW(i) 的公式为: ΔF W(i)={[ -(ΔρWH -ξρWH)/ ε+ CW(i -1)/ HC] hC -K 1CW(i -1)}/K 2KF (4) 式(4)即为第 i 机架的板形前馈控制模型.一般 地,ΔCW(i -1)即包括二次型凸度的变化量,也包括四 次型凸度的变化量 ,这样在确定 ΔF W(i)时要考虑 对两个变化量的综合控制效果.为在实际控制过程 中使用方便 ,本文只按二次凸度偏差确定 ΔF W(i). 5 仿真研究 以某厂 1550 mm 五机架六辊 UCMW 冷连轧机 · 920 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷