冷轧板形反馈控制中模糊控制算法的应用.doc

冷轧板形反馈控制中模糊控制算法的应用 　　【摘 要】近年来，随着我国社会的飞速发展，推动了我国轧钢行业的迅猛发展，现在，我国的钢材产量已经成为了世界钢材产量最多的国家之一。要想获得良好的板形质量，冷轧板形反馈控制系统显得尤为的关键，然而在冷轧板形反馈控制系统中，对于工作辊的乳化液分段冷却控制又非常的重要。因而本文首先对冷轧板形反馈控制的原理进行分析，然后将模糊控制算法应用在工作辊的乳化液分段冷却控制上，对板形偏差进行分析。 　　【关键词】冷轧；板形反馈控制；模糊控制算法；乳化液；分段冷却；板形偏差 　　引言 　　虽然，我国的轧钢行业在不断的发展，但是与国际的轧钢生产的先进水平相比，我国的生产技术水平还是有较大的差距，由于板形不良的问题，致使我国每年都要承受相当大的经济损失。因此，为减少经济的损失，得到高质量的轧钢，要想获得良好的板形控制效果，良好的控制技术是必不可少的。 　　1 冷轧板形反馈控制的原理 　　板形反馈控制模型是冷轧板形反馈控制系统中的关键，其作用是分解实测的板形误差，然后将一组板形误差值通过采用一定的数学方法转换为像扎辊弯辊和轧辊倾斜的修正量一样的机械板形调控机构，与此同时，利用一定的计算方法来对像工作辊乳化液分段的状态量一样的辅助板形控制手段进行确定，然后根据不同的控制策略选择实时板形误差分布或者是残余板形误差分布，从而使获得良好的板形质量得到有效的保证。 　　2 模糊控制算法在工作辊的乳化液分段冷却控制段的应用分析 　　2.1 将带钢以及轧辊进行分段处理 　　在此次的冷轧项目研究中，是采用接触式测量的方法来对板形测量辊的板形进行测量，在研究中，首先是按照一定的间距在板形测量辊的长度方向上分布了一定数量的板形传感器，使板形测量辊形成了一定数量的测量段。然后带钢也是用同样的处理方式和控制算法，并进行分段处理。 　　轧辊的处理也是一样，先在长度方向上进行分段处理，再将乳化液分段冷却的喷嘴保证与每一段相对应。由于板形测量辊传感器的分布方式与带钢宽度方向和轧机工作辊长度方向的分段方式是一样的，所以，轧机工作辊相应位置的冷却状态可以通过板形测量辊不同测量段的实测板形数据来进行控制，从而实现板形精确控制的目的。 　　2.2 对实际板形数据的处理 　　带钢边部测量段补偿、平滑处理以及滤波处理都是实际板形数据处理应该包括的。因为带钢边部对板形辊测量段的覆盖率不可能就刚好是在100%，可能带钢边部板形的测量值会因此测量的不准确，因此，带钢边部板形测量值需要应用补偿公式进行补偿计算，其补偿算法公式为： 　　在式中，i是测量段号，σi-1是次边部测量段的板形数据，σi最边部测量段的板形数据，a是补偿系数，其中a=d/Δx，Δx是板形辊测量段的宽度，σ是板形辊实际测量的板形数据，通过这些系数就可以将经过补偿处理后的边部板形数据σ’得出。 　　除此之外，在进行乳化液分段冷却闭环控制的时候，为了将板形信号的测量误差尽量的减小，避免过大的板形值的变化出现，也为了将各种干扰信号及噪声的影响去除，因此就需要通过平滑处理和滤波处理对板形测量值进行计算。其平滑处理算法公式为： 　　在公式中，N是总的板形测量段数量，a=[a1，a2，a3，...，ax]是原始板形测量值向量，nmax和nmin分别表示板形有效测量段的最大段号和最小段号，通过这些系数可以将经过平滑处理后的板形测量值向量得出，其中b=[b1，b2，b3，...，bx]。 　　其板形滤波处理算法公式为： 　　在公式中，Y（n-1）是上一周期经过滤波处理后得出的板形测量值向量，β是滤波系数，其中β=T/Tc，Tc是滤波时间常数，T是反馈控制系统的控制周期，X（n）是本周经过平滑处理后得到的板形测量值向量，通过这些系数就可以将本周期经过滤波处理后的板形测量值向量Y（n）得出。 　　2.3 对板形偏差的处理 　　为了能够将复杂的板形问题有针对性的解决，将前面经过处理后的板形数据的偏差分为了三个部分，分别是在时间和空间上波动的板形偏差以及绝对板形偏差。通过计算，绝对板形偏差可以将带钢板的实际值和目标值的偏差有效的反映出来，如果为正偏差值，那么就说明该区域的长度方向上的延伸率要大于目标设定值，就需要对轧辊喷射乳化液进行冷却，从而限制轧辊的膨胀，使带钢板形偏差减小。在时间上波动的板形偏差可以将板形的变化趋势反应出来，如果板形偏差出现较大变化时，即要喷射乳化液来修正板形。在空间上波动的板形偏差可以将该测量段附近位置的板形变化的趋势反应出来，如果出现的波动值较大，那就表明局部板形存在缺陷，那么就需要将对应段的乳化液喷嘴打开，喷射乳化液来冷却该段的轧辊。 　　模糊控制算法就是通过这三种变形偏差的综合考虑，将一个能够反应出板形缺陷严重程度的隶属度值计算出来，然后使乳化