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精轧AGC功能说明

精轧AGC系统功能说明

一、AGC系统概况

由于带钢全长轧制中会遇到各种干扰,为了消除这些干扰的影响,减少带钢厚度公差,需设置精轧机组自动厚度控制系统,简称AGC系统,AGC系统是提高带钢全长厚度精度的主要手段。

AGC功能投入框图:

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二、AGC系统的功能

GM-AGC,即轧制力AGC,即利用弹跳方程间接测量钢板厚度作为实测厚度进行反馈控制,这是AGC系统中基本的控制功能,根据GM-AGC中采用头部锁定值还是过程计算机设定值作为厚度基准可分为相对AGC(LK-AGC)或绝对AGC (AB-AGC),一般以绝对AGC为主。

KFF-AGC,即硬度前馈AGC,即将上游机架的实测轧制力所获得的硬度变化信息用于后面各机架进行前馈控制。

MN-AGC,即监控AGC,由于弹跳方程的精度不高,因此需利用未机架后测厚仪信号对厚度的系统偏差进行纠正。

三、 AGC算法

GM-AGC轧制力AGC

其基本原理就是弹跳方程,其本质就是轧机产生单位弹跳量所需要的轧制力。

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式中,h为轧机实际出口厚度;

S 0为辊缝预设值; P 为实际轧制力; M 为轧机刚度;

轧机刚度M 在轧机牌坊制作安装完成以后就已经确定,是一个常值,无法修改,但是在实际的控制过程中,人们却希望轧机的刚度可变,比如为了消除轧辊偏心的影响,人们希望轧机的刚度尽可能的小,但为了消除来料厚度及材料温度变化的影响,又希望轧机刚度尽可能的大,因此产生了变刚度的控制方式。 假设预设辊缝值为S 0,轧机的刚度系数为M ,来料厚度为H 0,此时轧制压力为P 1,则实际轧出厚度h 1应为:

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当来料厚度或温度因某种原因有变化时,在轧制过程中必然会引起轧制压力和轧出厚度的变化,如果压力由P 1变为P 2,则轧出厚度h 2为:

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当轧制压力由P 1变为P 2时,则其轧出厚度的厚度偏差Δh 正好等于压力差所引起的弹跳量为:

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为了消除此厚度偏差,可以通过调节液压缸的位置来补偿轧制力变化所引起的轧机弹跳变化量,此时液压缸所产生的轧辊位置修正量Δx ,应与此弹跳变化量呈正比,方向相反,为:

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式中C 为变刚度系数。

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KFF-AGC

i 机架出口厚度变化量可用下式计算:

i Si i K i i H i S A K A H A h δδδδ++=i

Q C X i +=

)

(A Xi

X 为

()i

H P ??,或C 式中,i H δ为i 机架入口厚度变动(从静态角度可认为1i i h H -=δδ) i K δ为i 机架厚度变动 i S δ为i 机架辊缝调节量

主要扰动为温度变动,我们曾对不同成品规格当FT0有20C o

变动时各机架

轧制温度以及其变形阻力(硬度)的变动作了计算,由计算结果可知,不能用

()i

K K ?相等的法则来表示各机架K δ间的关系,而应采用

i i i K K δβδ=

其中β为0.95~1.05

因此可利用上游机架的实测轧制力*1P 来求出1K δ

设1*11P ?P P -=δ(1P ?为设定值)

1

k 11B

P K δδ=

其中Q

C CQ

+-=

1k B 然后即可求出i i i K K δβδ=

各机架前馈控制量(使0h i =δ),为

()

i

K S δδC

K P i

i ??=

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如上一机架有残余出口偏差1i h -δ,则亦可用

()

()

i i S K C

K P H C

K P i

i

i δδδ??+

??=

i h δ的动作时间可以每一机架咬钢后τ?-1t 时刻投入,

1t 为检测机架机架所实测到的突发量发生时间(相对于咬钢时间),由于精轧组秒流量相当,因此i 机架仍可用1t 来判断突发量的到达,τ?为提前量决定于压下系统的响应速度。 本系统采用F2或F3作为实测机架,调节F4~F6机架辊缝,厚度目标值小于3mm 时,此功能少投或不投。 ● MN-AGC 监控AGC

X 射线监控器功能是使用一个X 射线仪测量带钢的厚度,利用偏差反馈来调节精轧机出口厚度,测量的厚度偏差是积分式的,其结果用于各机架辊缝控制的辊缝修正值,公式为:

式中: S δ 监控AGC 辊缝补偿量

p K 监控AGC 比例增益

Ki 监控AGC 积分系数

h δ测厚仪厚度偏差

注:上游机架F5,F6监控AGC 辊缝补偿量根据距测厚仪距离及负荷比

例分别进行积分修正出口厚度偏差。

● AGC 补偿功能 (1)LRDRS 负荷补偿

监控AGC 调节过程中,机组各机架负荷情况将会偏离初始分配比例,AGC 系统通过增加一个补偿量来修正,以末机架的负荷情况作为目标,根据初始分配比例反推上游机架的负荷基准,然后比较实测与基准的差值,将差值传给积分器,

h

K h Ki S p n

i δδδ+=∑=1

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积分值输出补偿辊缝以使负荷比例尽可能维持初始分配比例。

(2)TLC 尾部补偿

当带尾离开上游轧机时,上游轧机和下游轧机之间的带钢张力消失,所以带钢厚度将会增加。一般地,带尾要比带钢本体温度低,这样也会增加带尾厚度的增加,AGC 其它的功能尝试着调整辊缝,但是不能很快地来修正带尾厚度偏差。对于这种带尾,带尾补偿提供了一个开环修正值来帮助调整辊缝,当F1机架抛钢时补偿F2、F3以此类推F5抛钢时补偿F7,补偿值以一定的速度叠加至辊缝输出值,补偿量计算公式为:

S TLC =H SET *GAIN*V LSTD /V I

式中:S TLC 尾部补偿辊缝量

H SET 出口厚度目标值 GAIN 补偿增益 V LSTD 末机架带钢速度 V I 机架带钢速度

当出口厚度目标值小于2.75mm 时,通过减少增益系数降低F4~F7尾部补偿值已防止甩尾,超薄规格时尾部不补偿或反向补偿。 (3)轧辊偏心补偿

在带材轧制过程中有许多因素会引起轧件厚度偏差,其中轧辊偏心是影响高精度板带材轧制的重要因素,轧辊偏心尤其是支承辊偏心会对空载辊缝和轧件出口厚度产生周期性的影响,并影响到板形精度,故轧辊偏心补偿控制显得尤为重要,针对轧辊偏心信号具有周期性的特点采用自适应滤波的方式,通过自学习调整权系数使得输入信号与期望的均方差最小,达到滤波的目的,优点是可以实时地滤波,但是需对要处理的信号的预估计。 基本公式:

e(k) = d(k)-x T (k)w(k) 方差的梯度估计:▽ = -2e(k)x(k), 权系数调整

采用梯度下降法:w(k+1) = w(k)-u ▽,导出权系数调整方程:

w(k+1) = w(k)+2ue(k)x(k)

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y(k) = x T (k)w(k)

其中:d(k)是期望值,

y(k):输出值,在这里是通过LMS 计算出来的偏心信号;

x(k):输入值,在这里是根据转速和辊径造出的偏心信号,进一步分成正弦和余弦分量及多次谐波分量。

现在以正弦分量和余弦分量的各次谐波和构成输入信号, RealIns[k][i] = 1.0f * sin(i *theta12); RealInc[k] [i] = 1.0f*cos(i*theta12);

输出RealOut[k+1] += RealIns [k] [i] * ws [k] [i] + RealInc [k] [i] * wc [k] [i]

误差err = ff - RealOut1[k];

ws [k+1] [i] = ws [k] [i] + mu * RealIns [k] [i] * err; wc [k+1] [i] = wc [k] [i] + mu * RealInc [k] [i] * err; mu 是收敛因子。

ff :期望去除偏心的轧制力信号。ff = Pforce – Pe; Pe 的初值设为0以后为前一次计算的偏心

采用LMS 自适应滤波实时跟踪轧制力信号Pforce , 根据采集的支撑辊转速及辊径大小,预算出偏心频率,滤出有偏心造成的轧制力分量Pe , 经过反相后叠加到APC 闭环系统进行偏心补偿。

RealOut1 即为LMS 自适应滤波算出来的轧制力的偏心信号。 上辊频率f1 = speed * 100.0f / (60.0f * D[0] * π); 下辊频率f2 = speed * 100.0f / (60.0f * D[1] * π); Theta += 2.0f * PI * f * m_time;

m_time :采样周期

根据弹跳方程公式,根据弹塑性曲线有: K s =

C

P

?? 将偏心引起的轧制力的增量转变成辊缝增量。

转换成辊缝调节量:

C0 = RealOut / K

以咬钢时开始计时,0.5秒后开始运行滤波。

轧第一块钢时或者收到复位标志时重新设定相位及正余弦权系数的初值,否则按上次学习值计算。

(4)活套补偿

预留。

AGC功能连锁保护

当AGC功能选择投入,机架咬钢后,联锁条件满足时,执行AGC控制,如果在AGC工作时联锁条件不满足,AGC保持当前调节量,再次满足条件时AGC 控制可再次启动,当轧机抛钢时,AGC停止,所有补偿量清零。

a)辊缝操作故障或轧制力超出限制范围,AGC保持。

b)手动打开关闭辊缝干预时,AGC保持。

c)单个AGC功能输出值达到限幅值(0.2~0.4mm),单个功能保持当前

输出值,当AGC总的辊缝补偿量达到限幅值(0.5~0.7mm),所有AGC

功能保持。

d)前活套超出35度,或者后活套小于15度,禁止AGC打开辊缝。

e)后活套少于15度,或者前活套大于35度,禁止AGC关闭辊缝。

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