第4期 王崇涛等：宽带钢冷连轧机动态板形控制策略 .495 对上游各架来说，弯辊力调节范围存在限制，需 对板厚调节引起的轧制压力波动进行提前补偿，调 要满足机架间平坦度良好的限制条件，以保证调节 节辊缝的同时输出弯辊力修正量，此时，板形前馈 弯辊力控制出口凸度时平坦度不发生变化，由于带 环节只需要分析来料参数波动等不确定干扰因素引 钢厚度逐架减小，从控制方案(1)到(4)用于凸度控 起的轧制压力变化，并对其进行补偿即可，板形前馈 制的第i架弯辊力可调范围逐渐减小，仅靠控制方 控制调节量的计算公式如下： 案(4)难以满足凸度平坦度控制要求.因此，在冷连 Ka Kp6Prrc= 1 6FFFC- 轧凸度平坦度解耦控制策略中，以上四种控制方案 并存，优先级从控制方案(4)到(1)依次降低，首先， 1 CpaδS K22Kpl Pa一Pa一Cp-amn (15) 投入方案(4)，调节第4、5架弯辊力对出口凸度和平 坦度进行控制；其次，当方案(4)满负荷即第4架弯 式中，δPFc为不确定干扰因素引起的轧制压力波动 辊力调节量超限时，投入方案(3)，调节第3、5架弯 量，kN;Pt、P为轧制压力设定值、实测值，kN 辊力对出口凸度和平坦度进行控制；同理，依次投入 3.2冷连轧动态板形控制策略 各控制方案下的凸度平坦度解耦控制系统，形成完 为提高板形控制精度，采用板形板厚解耦控制 整的凸度平坦度控制策略 策略和凸度平坦度解耦控制策略，动态板形控制系 统如图3所示，其中，A为执行内环，包括辊缝内环 3冷连轧机动态板形控制策略及其应用 和工作辊弯辊力内环；B为板形板厚解耦环节；C为 3.1板形前馈控制的改进 厚度前馈控制环节；D为厚度反馈控制环节，皆由厚 传统的板形前馈控制中，根据轧制压力的实测 度计AGC和X射线测厚AGC(或流量测厚AGC) 值对弯辊力进行修正，以减小轧制压力的变化对出 组成；E为板形前馈控制环节；F为平坦度控制环 口板形的影响[10].板形板厚解耦设计后，解耦环节 节；G1、G2、G3、G4为凸度平坦度解耦控制环节. G:GG G. E B AD 8 0 S2 S3 S4 S5 图3冷连轧动态板形控制系统 Fig.3 Dynamic shape control system for tandem cold mills 首先，对各机架进行板形板厚解耦设计，以补偿 动态板形控制，以同时保证凸度和平坦度的控制精 板形板厚控制之间的耦合影响关系；其次，上游各i 度 架和末架分别组成四个凸度平坦度耦合控制对象， 3.3冷连轧动态板形控制策略的应用 各控制方案下的凸度平坦度耦合模型和控制特性存 某厂1420mm五机架酸洗冷连轧机组五个机 在较大差别；之后，对凸度平坦度耦合模型进行半解 架全部采用UCMW轧机，各机架皆采用液压压下、 耦设计，以补偿凸度控制对平坦度控制的耦合影响， 弯窜辊系统作为板形板厚控制的执行机构，并配置 进而设计凸度控制器，结合原平坦度控制系统组成 了X射线测厚仪、扫描式凸度仪、分段测张辊等检 各控制方案下的凸度平坦度解耦控制系统：最后，确 测仪表以完成板形板厚闭环控制， 定连轧机组凸度平坦度解耦控制策略，按照优先级 以典型轧制规程为例，对冷连轧动态板形控制 别投入各控制方案下的凸度平坦度解耦控制系统， 策略投入前后的控制效果进行分析，来料和成品参 结合改进形式的板形前馈控制，实现冷连轧机组的 数如下：钢种BDG,来料厚度2.5mm,来料凸度对上游各架来说‚弯辊力调节范围存在限制‚需 要满足机架间平坦度良好的限制条件‚以保证调节 弯辊力控制出口凸度时平坦度不发生变化．由于带 钢厚度逐架减小‚从控制方案（1）到（4）用于凸度控 制的第 i 架弯辊力可调范围逐渐减小‚仅靠控制方 案（4）难以满足凸度平坦度控制要求．因此‚在冷连 轧凸度平坦度解耦控制策略中‚以上四种控制方案 并存‚优先级从控制方案（4）到（1）依次降低．首先‚ 投入方案（4）‚调节第4、5架弯辊力对出口凸度和平 坦度进行控制；其次‚当方案（4）满负荷即第4架弯 辊力调节量超限时‚投入方案（3）‚调节第3、5架弯 辊力对出口凸度和平坦度进行控制；同理‚依次投入 各控制方案下的凸度平坦度解耦控制系统‚形成完 整的凸度平坦度控制策略． 3 冷连轧机动态板形控制策略及其应用 3∙1 板形前馈控制的改进 传统的板形前馈控制中‚根据轧制压力的实测 值对弯辊力进行修正‚以减小轧制压力的变化对出 口板形的影响［10］．板形板厚解耦设计后‚解耦环节 对板厚调节引起的轧制压力波动进行提前补偿‚调 节辊缝的同时输出弯辊力修正量．此时‚板形前馈 环节只需要分析来料参数波动等不确定干扰因素引 起的轧制压力变化‚并对其进行补偿即可‚板形前馈 控制调节量的计算公式如下： δFFFC＝－ 1 K22KP δPFFC＝ － 1 K22KP Pact－Pset－ CP ah CP－ ah δS （15） 式中‚δPFFC为不确定干扰因素引起的轧制压力波动 量‚kN；Pset、Pact为轧制压力设定值、实测值‚kN． 3∙2 冷连轧动态板形控制策略 为提高板形控制精度‚采用板形板厚解耦控制 策略和凸度平坦度解耦控制策略‚动态板形控制系 统如图3所示．其中‚A 为执行内环‚包括辊缝内环 和工作辊弯辊力内环；B 为板形板厚解耦环节；C 为 厚度前馈控制环节；D 为厚度反馈控制环节‚皆由厚 度计 AGC 和 X 射线测厚 AGC（或流量测厚 AGC） 组成；E 为板形前馈控制环节；F 为平坦度控制环 节；G1、G2、G3、G4 为凸度平坦度解耦控制环节． 图3 冷连轧动态板形控制系统 Fig．3 Dynamic shape control system for tandem cold mills 首先‚对各机架进行板形板厚解耦设计‚以补偿 板形板厚控制之间的耦合影响关系；其次‚上游各 i 架和末架分别组成四个凸度平坦度耦合控制对象‚ 各控制方案下的凸度平坦度耦合模型和控制特性存 在较大差别；之后‚对凸度平坦度耦合模型进行半解 耦设计‚以补偿凸度控制对平坦度控制的耦合影响‚ 进而设计凸度控制器‚结合原平坦度控制系统组成 各控制方案下的凸度平坦度解耦控制系统；最后‚确 定连轧机组凸度平坦度解耦控制策略‚按照优先级 别投入各控制方案下的凸度平坦度解耦控制系统‚ 结合改进形式的板形前馈控制‚实现冷连轧机组的 动态板形控制‚以同时保证凸度和平坦度的控制精 度． 3∙3 冷连轧动态板形控制策略的应用 某厂1420mm 五机架酸洗冷连轧机组五个机 架全部采用 UCMW 轧机‚各机架皆采用液压压下、 弯窜辊系统作为板形板厚控制的执行机构‚并配置 了 X 射线测厚仪、扫描式凸度仪、分段测张辊等检 测仪表以完成板形板厚闭环控制． 以典型轧制规程为例‚对冷连轧动态板形控制 策略投入前后的控制效果进行分析‚来料和成品参 数如下：钢种 BDG‚来料厚度2∙5mm‚来料凸度 第4期 王崇涛等： 宽带钢冷连轧机动态板形控制策略 ·495·