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冷连轧机带钢厚度自动控制摘要厚度精度是考核薄板质量的最重要的指标之一，厚度自动控制简称为ＡＩＫ（ＡｕｔｏｍａｔｉｅＧａｕｇｅＣｏｎｔｒ０１），是现代化冷轧薄板生产中实现高精度轧制的重要手段。冷连轧带钢薄板厚度自动控制ＡＧＣ系统的控制目的是为了获得带钢纵向厚度均匀性。目前，随着汽车、电气设备等工业部门对产品质量要求的不断提高，厚度自动控制己成为现代化板带生产中不可缺少的组成部分，已经开发和发展了多种厚度自动控制系统，而且对它的要求越来越高。本文在对四机架冷连轧机中第一机架Ｓｍｉｔｈ．ＡＧＣ系统、综合厚度控制策略进行深入消化和研究的基础上，给出了实际的系统结构，对关键的控制算法和计算模型在充分分析其物理意义的同时，对算法和模型本身进行了严格的推导；深入分析了ＡＧＣ系统中Ｓｍｉｔｈ预估控制策略、Ｓｍｉｔｈ．ＡＧＣ系统结构的合理性、Ｓｍｉｍ．ＡＧＣ系统的稳定性。通常对于时滞系统，Ｓｍｉｔｈ预估控制是一种有效的时滞补偿方法，但其对参数变化较为敏感，容易引起控制效果的急剧变坏。针对这一问题，本文提出了一种新的改进Ｓ面ｔｌｌ预估器控制系统，在主反馈通道加上一积分环节，并通过Ｍａｔｌａｂ中的Ｓｉｍｕｌｉｎｌ（仿真及奈奎斯特稳定判据，证明这种方法具有响应较快，超调量小等优点，并且系统的鲁棒性好。关键词：纯滞后，自动厚度控制（ＡＧＣ），轧制过程，Ｓｍ油预估器，Ｓｒｎｊｔｌｌ．ＡＧＣ Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）介绍第一章文献综述１．１．１Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）的结构与性能碳氮化钛为光泽性黑色粉末，是一种“零维”的三元固溶体…。碳氮化钛是由碳化钛和氮化钛形成的固溶体【２】，ＴｉＮ和ＴｉＣ都具有ＮａＣｌ型晶体结构，而在非金属晶格中并不表现为长程有序，Ｃ原子（对于ＴｉＮ来说是Ｎ原子）位于面心立方点阵ＦＣＣ的结点位置，在面心立方的点（１／２，０，０）位置由钛原子形成超晶格。ＴｉＣ的晶胞参数为０．４３２２ｎｍ，ＴｉＮ的晶胞参数为０．４２４２ｎｍ〔３１。ＴｉＣ点阵中的Ｃ原子可以被Ｎ原子以任意比例代替，形成一种连续固溶体Ｔｉ（Ｃ１．、Ｎｘ）（Ｏ羹ｘ－－－－－１）【４１（如图１．１）。辫。一ｂ；一，筑ｃ？ｊ 囝丁。＠：；？、 －?? 。＿‖。ａｊ ｂ） ｅ）图１．１ ＴｉＣＮ的结构模型：（ａ）模型Ｉ，（ｂ）模型ＩＩ，（ｃ）模型Ｉ Ｆｉｇ．１．１ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｓｏｆＴｉＣＮ：（ａ）ＭｏｄｅｌＩ，（ｂ）ＭｏｄｅｌＩＩ，（ｃ）ＭｏｄｅｌＩＩＩＴｉ（ＣＩ一。Ｎ。）的性能随组成Ｘ的改变而变化。ＴｉＣ的硬度高，而ＴｉＮ的韧性较好，一般来说，随Ｘ的增大，材料的硬度降低、韧性提高【５，６１。碳氮化钛是一种性能优良、用途广泛的非氧化物陶瓷材料，兼具ＴｉＮ和ＴｉＣ的优点，具有高熔点、高硬度、耐磨、耐氧化、耐腐蚀等特性，并具有良好的导热性、导电性和化学稳定性，在机械、化工、汽车制造和航空航天等许多领域有广泛的应用【７，８】。ＴｉＮ比ＴｉＣ的品格常数稍小一些，所以Ｔｉ（Ｃ，１０的晶格常数介于ＴｉＣ和ＴｉＮ之间。ＴｉＮ的热导率比ＴｉＣ更高一些，这使得Ｔｉ（Ｃ，№基金属陶瓷导热性比ＴｉＣ更好，从而比 武汉科技大学 硕士学位论文 第１页第一章 绪论板厚是板带材质量的主要衡量指标之一，它直接关系到产品的质量和经济效益。厚度自动控ＳＪＪ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｕｇｅＣｏｎｔｒｏｌ＿简称ＡＧＣ）是提高板带材质量的重要方法之一，其目的是获得带钢纵向厚度的均匀性Ｉ¨。现代冷轧板带材要求成品厚度公差达到±（２～７）啪之内（占全长９８％）【２１。目前，厚度自动控制己成为现代化板带材生产中不可缺少的组成部分。１．１冷轧带钢ＡＧＣ技术发展情况ＡＧＣ系统在冷连轧机中是保证产品质量的重要环节之一。回顾国内己应用在冷轧机中的ＡＧＣ系统，可归纳为以下三种基本类型：（１）用测厚仪信号反馈控制轧机压下或轧机入口侧带钢张力的ＡＣ－Ｃ系统。７０年代，我国单机架可逆冷轧机上使用的厚度控制系统大都是这类系统，而且是模拟线路。按轧机出口侧测厚仪测出的带钢实际偏差信号反馈控制，大偏差或被轧带钢厚度大于０．４ｍｍ时，按偏差信号大小去移动压下位置，改变辊缝间距，以减小厚度偏差，即所谓粗调；在小偏差或被轧带钢厚度小于０．４ｍｍ时，则调节轧机入口侧带钢张力，进一步减小厚度偏差，即所谓精谢引。早期调节轧机压下装置的执行机构是电动压下，因电动压下响应慢和非线性的缺点，逐渐被液压压下机构所取代。测厚仪安装在轧机两侧距轧辊中心约１．５．２ｍ的位置，故测厚仪信号滞后时间长，且随轧制速度而变，厚度控制的调节出口侧测厚仪检测出的带钢真实厚度偏差作反馈控制，消除低频干扰因素的影响，如轧辊磨损、轧辊热膨胀等。数字化或计算机控制，加上应用一些新的控制算法，这类ＡＧＣ系统性能获得进一步的提高，其控制精度可达成品厚度的５％一１０％，如成品厚度０．８ｍｍ的汽车板，其厚度偏