[发明专利]一种单张板精密冷轧板厚测量系统的厚度控制方法

说明书

技术领域

本申请属于机械自动化控制领域，尤其涉及一种单张板精密冷轧 板厚测量系统的厚度控制方法。

背景技术

在目前的冷轧生产中，较多地实现了张力成卷轧制，而对于钛合 金等特殊品种的轧制，由于单批次需求量小，或者由于变形抗力较大 弯曲困难，难以成卷轧制，较多地采用无张力单张板轧制。

然而，单张板精密轧制却具有较多的技术难点：

(1)单张板精密轧制规格灵活、单批次产量小，来料厚度与断面 形状具有较大的不确定性；

(2)单张板冷轧由于缺乏张力，使得变形抗力大，从而导致轧制 负荷大、相对变形率小，轧程多、轧制道次多；

(3)相对于成卷轧制，单张板冷轧由于单张板长度较短，缺乏在 线厚度、板形自动调节，板厚、板形质量的保证极为依赖设定模型精 度；

(4)单张板无张精密轧制厚度薄(冷轧厚度≤6mm，成品厚度 0.2～2.0mm)，下游道次设定厚度误差可能与道次变形量达到同一量 级，板厚控制难度大；

综合以上特点可知，单张板精密冷轧变形抗力大，轧制道次多， 是板厚板形精度最难保证的冷轧生产方式，然而，在单张板冷轧中， 由于单张板长度较短，无法像张力成卷轧制那样实现在线厚度闭环控 制，而只能通过提高模型的厚度设定精度来保证成品厚度精度。

提高模型的厚度设定精度，必须解决两个主要环节，即获得准确 的厚度测量值与基于厚度测量值的厚度控制方法。

首先应解决厚度测量问题。目前的单张板冷轧，可以在专用的单 张板轧机上完成，也可以在板卷两用轧机上完成。二者的轧机本身没 有区别，均为四辊或六辊可逆轧机，主要在于机前、机后的辊道配置 与卷取机配置的差别。专用板轧机在单机架可逆轧机前后安装辊道， 实现单张板的运输与咬钢，板卷两用轧机既在轧机前后安装辊道，可 以实现单张板轧制，同时也在两侧安装转向辊与卷取机，可以实现成 卷轧制。

目前的专用单张板轧机，一般自动控制精度较低，很少安装测厚 仪，而专用带卷轧机，则较多地在轧机两侧安装X射线或γ射线测厚 仪，并配备高精度的厚度自动控制系统，即AGC。板卷两用轧机， 实际是在带卷轧机基础上，安装辊道系统，增加了轧制单张板的功能。

对于专用单张板轧机，由于辊道的阻挡，测厚仪无法测得带钢厚 度；而对于板卷两用轧机，虽然在轧机两侧安装测厚仪，但由于辊道 的阻挡，在单张板轧制时无法测得板材厚度，而在带卷轧制时，移开 内机前辊道与内机后辊道，从而避免辊道阻挡，实现厚度测量。

本发明申请人在之前工作中，在轧机机前、机后设计了特殊的分 段辊道结构，实现了在单张板轧制时通过测厚仪对板厚的准确测量。 本发明将根据单张板冷轧的特点，设计有针对性的厚度控制方法。

发明内容

本发明所要解决的关键技术问题是，针对单张板冷轧厚度控制中 存在的无法实时闭环控制、厚度精度保证难等问题，开发了基于解析 模型与支持向量机统计模型相结合的具有参数自学习功能的板厚控 制方法。

本发明的技术方案为：一种单张板精密冷轧板厚测量系统的厚度 控制方法。

单张板精密冷轧的厚度测量系统与控制系统总体结构(如图1所 示)包括以下三部分：

(1)执行机构与测量装置

(2)基础自动化控制系统

(3)过程控制系统

在特殊辊道结构设计的基础上，X射线(或γ射线)测厚仪测量 得到的板带厚度信息，通过Profibus-DP网络传输到基础自动化级的 厚度控制PLC，厚度控制PLC用以完成辊缝闭环控制、压力闭环控 制两种压下闭环控制模式，即分别通过磁尺反馈信号与压头反馈信 号，实现厚度控制系统执行内环功能。

由于单张板长度短、轧制时间少，无法利用测厚仪获得的厚度反 馈值进行厚度闭环控制。因此，本发明提出如下控制方法：将厚度测 量值用于过程控制系统的板厚计算模型进行模型自学习，对材料变形 抗力与实际工况摩擦系数进行修正，通过提高板厚计算模型的精度， 来从根本上提高厚度控制精度。为找到模型计算误差的来源，分析各 因素对模型精度的影响，该控制方法采用解析模型与统计模型相结合 的方式进行建模，整体结构如图2所示。

该控制方法分为厚度设定计算与厚度自学习计算两部分内容，形 成厚度自学习控制方法，详细内容如下：

厚度设定计算部分：