PDF《智能 AGC/AEC 控制器》

智能 AGC/AEC 控制器 简介: 智能 AGC/AEC 控制器主要是针对冷轧机和平整机开发的,目的是提高自动 化控制的水平、性能和产品质量.

我国目前有三百多套中小型轧机和平整机,有 些设备己配有液压 AGC/AEC 控制系统,有些设备则没有,还有待改造.目前常 规AGC/AEC 控制系统存在许多问题,实际运行效果不够理想.为此,我们将人 工智能技术和智能控制思想引入到 AGC/AEC 控制中,使控制系统具有智能化, 以提高系统的控制精度. 下面从二个方面论述人工智能运用到 AGC 控制的必要性 (AEC 控制同 AGC 控制具有相同的特性,可作为特例进行研究) . 1.带钢产生厚度不均的原因和解决方法 轧制带钢过程中,使厚度产生波动的原因比较复杂,从钢厂工艺流程上看, 可以追述到板坯(粗轧坯或连铸坯)的生产.对于带钢轧制工艺本身,产生厚度 不均的原因大致有以下几个方面因素: (1) 待轧原料因素是带坯厚度不均和硬度波动 (含水印) 无论是热轧还是冷轧, 待轧材料及其硬度因种种原因会发生避免不了的波动. (2)生产工艺因素是轧制润滑液润滑性能不稳定,造成摩擦力发生变化;

依据 弹跳方程, 凡是影响轧制压力、 原始辊缝和油膜厚度的因素都将对实际轧出厚度 产生影响,具体表现在: ①温度变化的影响.温度变化对带钢厚度波动的影响实质就是轧件温度差对 厚度波动的影响, 温度波动主要是通过对金属变形抗力和摩擦系数的影响引起厚 度差. ②张力变化的影响.张力是通过影响应力的状态改变金属变形抗力,从而引 起厚度发生变化. ③速度变化的影响.主要通过变形区域中摩擦系数与支承辊油膜厚度的变化 影响带钢轧出厚度. ④辊缝变化的影响.轧制时轧机部件的热膨胀、轧辊磨损和轧辊偏心等使辊缝发 生变化,直接影响成品厚度. (3)轧制设备因素是轧辊偏心和加减过程中动态张力发生变化. 上述三方面因素反映到轧机上, 使轧制过程中辊缝不断发生变化,带钢厚度也随 之产生波动. 为了消除带钢厚度不均(控制在允许误差之内),人们利用厚度控制来克服 或减轻各种干扰因素对成品厚度的影响.AGC 系统自动调节辊一般有两种方法: 1)电动压下调节:通过直流电动机传动压下螺丝调节上轧辊. 2)液压压下(或液压推上)调节:由液压缸调节辊缝. 随着轧制速度和自动化程度的提高,为了更有效地控制带钢纵向厚度公差,提高 成品带钢质量,液压压下已成为压下系统的发展方向.其主要优点: 1)惯性小、反应快、截止频率高,系统对外来干扰跟随性好,调节精度高. 2)由于系统响应快,因此对轧辊偏心引起的辊缝发生高频周期变化的干扰能 进行有效清除. 3)可实现轧机刚度系数调节,可依据不同的轧制条件选择不同的刚度系数获 得更高的成品质量. 依据构成 AGC 系统两个基本环节即测量厚度偏差的方法和调节方式的不同, 通常 AGC 可分为如下几种: 1)厚度 AGC(h-A GC)亦称反馈 AGC,利用测厚仪直接测量轧制后带钢厚度 偏差 δ h,调节轧机辊缝. 2)压力 AGC(P-A GC),利用压力 p 间接测量带钢厚度偏差调节轧机辊缝. 3)连轧 AGC(σ -A GC),冷连轧机用张力 σ 间接测量带钢厚度偏差,调节 轧机辊缝. 4)张力 AGC(T-A GC),利用测厚仪直接测量厚度偏差 δ h,调节轧辊速度 V 改变张力设定值. 5)前馈或预控 AGC(H-A GC),测量轧制前带钢厚度偏差 δ h,调节轧机辊 缝. 6)各种补偿(如带钢头、尾补偿、油膜补偿、加减速补偿、轧辊偏心补偿) AGC 等. 目前 AGC 控制模型主要有:变刚度控制模型(只对液压 AGC 系统)、张力控 制模型、监控控制模型和质量流量控制模型等.在实际 AGC 系统中,一般同时使 用多个控制模型, 并通过调节压下量、轧制张力和轧制速度来实现带钢的厚度控 制. AGC 控制模型中,有几个重要参数需要确定,即:轧辊偏心度、油股厚度、 轧机弹性系数、带钢塑性系数、摩擦力系数、轧辊磨损、轧辊压扁和轧辊热膨胀 系数.由于模型算法的复杂性,以往 AGC 控制系统对这些参数只能粗略给出,或 作为一个综合系数通过参数自适应计算得出. 粗略给定控制参数显然影响系统的 控制精度, 而作为综合系数的自适应算法不易真正建立(模型参数之间不是线性 关系),综合系数自适应效果不明显,有时还会起反作用. 2.AGC 控制系统的不确定性 这里所说的 AGC 控制系统的不确定性,不是指控制模型和控制算法的不确定,而 是指系统控制参数的不确定. 所谓系统控制参数的不确定,是指对于同样的轧制 设备、工艺条件和控制系统,AGC 控制参数的整定是不一样的,而且没有规律可 循,这是因为带钢厚度受到液压伺服系统、自动控制系统、工艺的瞬时条件和原 料的随机变化等几方面的共同影响. 为了使 AGC 能正常运行, 达到设计控制精度, 就必须作为一个系统来考虑, 而不仅仅是一个控制设备.这就要求工程技术人员 在生产现场对设备进行长期的摸索和控制系统的整走. 3.智能技术与 AGC 控制系统融合的必要性 智能技术是二十一世纪的技术, 目前智能技术正在加速发展,而建立在传统工艺 和自动化技术的钢铁工业正在经受考验,因而从某种意义上讲,传统技术正在限 制钢铁工业向更高层次发展, 随着计算机技术的进步和信息革命的出现,应用最 新技术无论对企业管理人员和技术人员都成为最严重的挑战, 二十一世纪是智能 技术飞速发展的世纪,面对钢铁工业的严重形式,必须降低能耗,节约原材料, 提高产品的科技含量,而智能技术的成功应用正是解决这种挑战的最成功方法. 由上面的分析可以看出,以往 AGC 系统存在一定的问题,要继续提高控制精 度是比较困难的, 而智能技术中模糊系统和神经元网络技术正是解决 AGC 系统控 制精度和轧制过程不确定的最成功的技术.作为轧钢技术重要特征之一的 AGC/ AEC 控制系统是保证成品质量的重要品质,正是由于现存的 AGC/AEC 控制器或 多或少具有缺陷, 因此有必要利用现存的智能技术对 AGC/AEC 系统进行再开发, 设计出性能优良的 AGC/AEC 控制器.模糊系统可以提取现场工程师和专家的操 作经验,由此确定 AGC 系统调节辊缝的准则,能够达到现场专家级的调节精度;