板带层流冷却过程控制方法

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1、屮南工业大学学报（自然科学版）J.CENT.SOUTHUNIV.TECHNOL.板带层流冷却过程控制方法王笑波（宝钢技术中心自动化研究所，上海,201900）摘要:针对现冇板带层流冷却系统中卷収温度预测模型及前馈、反馈控制算法存在的问题，研究了板带层流冷却过程控制方法;提出了基于层流冷却过程动态模型的预设定模型和卷取温度预报模型；为了增强前馈控制能力，尽量减少反馈调节作用,在预设定模型的基础上增加前馈补偿模型.仿真实验结果农明该方法是冇效的.关键词:层流冷却系统；模和；卷取温度；预测模型中图分类号:

2、TP27文献标识码:A文章编号:1005-9792（2003）04-0390-04收稿日期:2003-04-15基金项门：国家fl然科学某金资助项n（50272523）作者简介:王笑波（1963-），女，辽宁丹东人，宝钢技术中心自动化研究所研究员，辽宁大学特聘教授，从事复杂工业过程建模与控制系统的研究.板带层流冷却控制系统是热轧生产线上的一个重要生产环节.目标卷取温度是板带成品的关键指标⑴，卷取温度控制面临的问题有⑵：板带任意一点从精轧机架运行到卷取温度测温仪时，该点及其片相当长一段板带的受控冷却过

3、程实际已经结束,而在冷却过程中又不可能对该点温度进行实测和适时调节冷却水量;但同时乂要求板带各点到达卷取温度计时，温度处于精度要求的范围Z内.即对卷取温度控制的物料全长进行质量控制，不对受控物体的被调竝状态进行观测，保证物料各点到达控制终点时，被调暈的值满足精度要求，这就必然受预设立模型的限制，一些科技工作者对冷却过程的数学模型进行了研究&7」.在武钢和宝钢引进的控制模型中，预设定值的产牛均來口控制策略中的查表数据,数学模型（预测模型）的作用只是为了预测和跟踪.通过研究引进的控制模型发现:武钢模型中

4、工作点的确处是控制模型中最重要的一个参数，只能通过预设定给出；宝钢的控制模型屮，无论是前馈控制算法还是反馈控制算法都没冇摆脱对预设定模型的依赖.所以,预设定模型的精度影响了卷取温度的控制精度.为此，作者提出一种冷却控制新方法，建立了基于层流冷却过程动态模型的预设定模型和卷取温度预报模型;针对现有的层流冷却控制系统中的询馈控制算法、反馈控制算法存在的问题，提出增强前馈控制能力，尽量减少反馈调节作川,在预设定模型的呈础上加入前馈补偿模型及模型参数的口适应修正方法，用以消除边界条件波动的影响.1板带层流冷

5、却控制方法结构根据対整个层流冷却控制系统的分析,将控制系统分为预设定模型、前馈补偿模型、卷取温度跟踪模型和模型参数自适应4个部分，图1所示为板带层流冷却控制方法结构.1.1冷却策略因为预设定模型只冇1个方程⑻，故不能得到惟一解.用它來完成喷头个数的设定,必须对其他相关量（如上、下起始阀门，临界温度，最大冷却能力等）进行计算，才可通过预设定模型确定喷水长度.1.2预设定模型根据精轧机提供的板带信息，应用预设定模型对各控制量进行预计算，将计算厉得到的控制量设定值送基础自动化系统执行，这样可以有效地消除整

6、个控冷系统动作滞后的影响.预设定模型每隔一段时间启动1次，重新计算各控制量后送基础自动化系统（下位机）执行，即相当于将板带沿长度方向分段控制，以消除板带长度方向的温度、厚度及速度的波动.1.3前馈补偿模型板带进入层流冷却前的实际温度、板带速度和o温（*o；o上一«带的精轧出口温度；0c-n标卷取温度（o；氛「环境温度（o；d,/,w我带的厚度、长度、宽度;种;VF钢速度（m/s）;“F钢加速度（时s2）;P形性参数；NTT阀个数;n一喷水方式;0耳，J,d‘一层流冷却区入口处EMP的板带温度、速度和

7、厚度；v0-J：起始阀门的位置；vu-f起始阀门的位置；0』£）FR段经过卷取温度预测模型输出的卷取温度（O；0pTk段板带的卷取温度预测值叠加处理后的输出卷取温度（o:朋和一01标卷取温度与实际终冷温度2差（o*5—实际卷取温度（n;州亦F测模型输出的卷取温度与实际卷取温度之差（O图1层流冷却控制方法结构图厚度与预估值（板带离开精轧机时的速度、厚度和温度）存在偏差，该偏差由前馈补偿模型予以消除.预计算模型与此前馈补偿模型相当于一个完整的前馈控制器.1.4卷取温度预测/跟踪模型在控制过程中，无法対板

8、带的温降状态进行观测;此外，耍保证板带各点到达卷取温度仪时，实际卷取温度的值满足控制精度的要求，所以，対板带冷却过程的温度进行软测量计算，即由卷取温度跟踪模型得到层流冷却入口温度计到卷取温度计Z问所有不可测量的温度值•对于层流冷却过程屮变加速运动的板带，必须有准确的位置跟踪,才能实现对卷取温度的准确控制，即当所要控制的板带段到达欲改变状态的集管时,该集管恰好对板带施加作用，当板带离开集管位置，下一段板带到来时进行新的控制.1.5模型参数自适应一段板带冷却结束后，利用卷