·1014· 北京科技大学学报 第33卷 度的一个主要因素.当多个不同性质的AGC厚度 1液压AGC系统串级控制描述 控制系统同时存在，就有可能出现互相干扰的现象. 在任何时刻，轧制力和空载辊缝都可以检测得 动态设定AGC与监控AGC是热连轧厚度控制中是 到，因此可以把下游轧机作为一个测厚仪，间接计算 常用的两种控制方式.文献B]分析了压力AGC系 每一个机架的出口厚度.将计算得到的数据反馈给 统与其他厚度控制系统的相关性，指出动态设定 上游机架，对上游机架厚度控制实施监督和补偿，提 AGC系统与监控AGC系统是相容的.因此，考虑将 高控制精度.控制结构如图1所示.图中，G。(s)为 监控AGC与压力AGC综合使用，提高控制性能. 位置控制系统调节器、电液伺服阀和液压缸及轧机 2串级AGC系统控制器的设计 系统的综合传递函数，G,()是控制器，K(1+六) 基于热连轧厚度控制系统，在监控AGC系统 是监控AGC的传递函数，△S以位置锁定值为基准 上，增加动态设定AGC副回路控制.控制方框图如 的位置增量，△P为以轧制力锁定值为基准的轧制 图2所示.图中：G(s)是副回路压力AGC系统的 力增量，△h为以锁定厚度为基准的厚度偏差，△S 综合传递函数；GPC和PID分别为广义与测控制器 为克服厚度偏差△h所需要的位置增量（以液压位 和PD控制器，工程实际中一般只使用PI调节；r为 置实际值为基准)，M为轧机刚度，Q为轧件塑性刚 参考输入：△s1,△s2为外部扰动输入；G(s)为副回 度，APC为位置控制系统，e“为延时部分 路综合传递函数：G(s)为预估传递函数：e为预 APC 估延时时间.控制器的动态传递函数可以表示为 A (s) G.)=K(1+合) (1) 式中，K。为比例增益系数，T:为积分时间常数 △H MO 因此，副回路闭环传递函数为 1+Q △h G.(s)G (s) C(s) (2) 4 G(s)=1+G.(s)G© 对于主回路监控AGC系统，具有大纯滞后特性，预 图1动态设定ACC(DAGC)和监控AGC系统方框图 估被控对象数学模型G(s)后进行纯滞后补偿.主 Fig.1 Block diagram of dynamic AGC (DAGC)and monitor AGC 回路采用GP℃控制算法，它能自然地把积分作用纳 入到控制律中，将阶跃负载扰动引起的偏差自然 从图1中可以看出轧制力的扰动是影响厚度精 消除 C(s) GPC PID G(s) 图2AGC系统串级控制系统方框图 Fig.2 Block diagram of AGC cascade control 被控对象的数学模型采用CARIMA模型描述： 通常情况下，令C(g1)=1,这里假定被控对象时延 A(g-1)y(t)=B(g-1)u(t-1)+C(g-)w(t)/△ d=1,若d>1则只需令B(g1)多项式中的前d-1 (3) 项系数为零即可；△=1-q表示差分算子；u(t)和 式中，A(g1)、C(g)和B(g)为后移算子g1的 y(t)分别为对象输入和输出：w(t)为一零均值、方 多项式： 差为σ的离散时间白噪声序列. A(g)=1+a91+a292+…+an9", 广义预测控制的任务就是使被控对象的输出 B(ql）=bg+b191+b292+…+bau9, y(t+)尽可能的靠近设定值或参考序列y,(1+》, C(q)=1+c191+c3292+…+c9. 使得系统具有较好的跟踪性能北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 1 液压 AGC 系统串级控制描述 在任何时刻，轧制力和空载辊缝都可以检测得 到，因此可以把下游轧机作为一个测厚仪，间接计算 每一个机架的出口厚度． 将计算得到的数据反馈给 上游机架，对上游机架厚度控制实施监督和补偿，提 高控制精度． 控制结构如图 1 所示． 图中，Gp1 ( s) 为 位置控制系统调节器、电液伺服阀和液压缸及轧机 系统的综合传递函数，G1 ( s) 是控制器，Kf ( 1 + 1 ) Ts 是监控 AGC 的传递函数，ΔS 以位置锁定值为基准 的位置增量，ΔP 为以轧制力锁定值为基准的轧制 力增量，Δh 为以锁定厚度为基准的厚度偏差，ΔS* 为克服厚度偏差 Δh 所需要的位置增量( 以液压位 置实际值为基准) ，M 为轧机刚度，Q 为轧件塑性刚 度，APC 为位置控制系统，e － τs 为延时部分． 图 1 动态设定 AGC ( DAGC) 和监控 AGC 系统方框图 Fig． 1 Block diagram of dynamic AGC ( DAGC) and monitor AGC 从图 1 中可以看出轧制力的扰动是影响厚度精 度的一个主要因素． 当多个不同性质的 AGC 厚度 控制系统同时存在，就有可能出现互相干扰的现象． 动态设定 AGC 与监控 AGC 是热连轧厚度控制中是 常用的两种控制方式． 文献［8］分析了压力 AGC 系 统与其他厚度控制系统的相关性，指出动态设定 AGC 系统与监控 AGC 系统是相容的． 因此，考虑将 监控 AGC 与压力 AGC 综合使用，提高控制性能． 2 串级 AGC 系统控制器的设计 基于热连轧厚度控制系统，在监控 AGC 系统 上，增加动态设定 AGC 副回路控制． 控制方框图如 图 2 所示． 图中: Gpl ( s) 是副回路压力 AGC 系统的 综合传递函数; GPC 和 PID 分别为广义与测控制器 和 PID 控制器，工程实际中一般只使用 PI 调节; r 为 参考输入; Δε1，Δε2 为外部扰动输入; G( s) 为副回 路综合传递函数; Gm ( s) 为预估传递函数; e － τms 为预 估延时时间． 控制器的动态传递函数可以表示为 Gc ( s) = Kp ( 1 + 1 Ti ) s ( 1) 式中，Kp 为比例增益系数，Ti 为积分时间常数． 因此，副回路闭环传递函数为 G( s) = Gc ( s) Gpl ( s) 1 + Gc ( s) Gpl ( s) ( 2) 对于主回路监控 AGC 系统，具有大纯滞后特性，预 估被控对象数学模型 Gm ( s) 后进行纯滞后补偿． 主 回路采用 GPC 控制算法，它能自然地把积分作用纳 入到控制律中，将阶跃负载扰动引起的偏差自然 消除． 图 2 AGC 系统串级控制系统方框图 Fig． 2 Block diagram of AGC cascade control 被控对象的数学模型采用 CARIMA 模型描述: A( q － 1 ) y( t) = B( q － 1 ) u( t － 1) + C( q － 1 ) ω( t) /Δ ( 3) 式中，A( q － 1 ) 、C( q － 1 ) 和 B( q － 1 ) 为后移算子 q － 1 的 多项式: A( q － 1 ) = 1 + a1 q － 1 + a2 q － 2 + … + ana q － na ， B( q － 1 ) = b0 + b1 q － 1 + b2 q － 2 + … + bnb q － nb ， C( q － 1 ) = 1 + c1 q － 1 + c2 q － 2 + … + cnc q － nc ． 通常情况下，令 C( q － 1 ) = 1，这里假定被控对象时延 d = 1，若 d ＞ 1 则只需令 B( q － 1 ) 多项式中的前 d － 1 项系数为零即可; Δ = 1 － q － 1 表示差分算子; u( t) 和 y( t) 分别为对象输入和输出; ω( t) 为一零均值、方 差为 σ 的离散时间白噪声序列． 广义预测控制的任务就是使被控对象的输出 y( t + j) 尽可能的靠近设定值或参考序列 yr ( t + j) ， 使得系统具有较好的跟踪性能． ·1014·