[发明专利]一种板形模型预测控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轧钢质量控制的方法，尤其是一种板形模型预测控制方法，属于轧钢质量控制技术领域。

背景技术

冷轧带钢的板形直接影响到下游行业的生产率、成材率和成本的高低以及产品的外观，因此板形控制对于提高冷轧带钢的质量具有重要的意义。

带钢的板形包括纵横两个方面的尺寸指标，就带钢纵向而言，通常板形指的是平直度，俗称浪形，即沿带钢长度方向上的平坦程度；就带钢横向而言，板形所指的是带钢的断面形状，即板宽方向上的厚度分布，凸度是最为常用的横向板形代表指标。

据申请人了解，目前自动板形控制系统中采用的是板形反馈控制，即通过板形测量辊和板形测量系统检测到带钢的实际板形值，控制器中的自动板形控制根据目标板形和实际板形值的偏差，计算出执行机构的设定值。如申请号为CN200510028316.2的中国专利申请公开的板形控制系统技术方案就是根据实测板形数据的处理，经处理后得到实测板形信号；通过板形偏差计算，用实测板形减去目标板形，得到偏差板形信号，从而进行板形控制。但它基于板形测量系统的检测周期小于板形闭环控制周期，即其控制条件是带钢运行速度大于一定值才能投入使用。由于板形仪距离轧钢机5机架(最后机架)出口有一定的距离，当带钢运行速度低于一定值时，板形检测信号滞后时间τ将大于板形闭环控制周期T，控制系统将难以稳定控制。为了确保闭环控制环节的稳定性，控制系统增益取值不得不较小，结果导致板形闭环控制的效果变差。进一步检索发现，申请号为200810207919.2的中国专利申请——模型自适应的板形预测控制方法中，通过实际数据对板形控制模型进行修正，但由于该板形预测模型没有考虑前一时刻板形数据的变化，当实际数据在动态轧制过程中变化比较剧烈的时候，板形控制模型容易导致系统的不稳定。

申请号为CN200810011561.6的发明专利公开一种冷轧带钢板形控制目标模型的设计方法，根据冷轧带钢板形特点、轧机板形控制执行器的结构与工作原理及目标板形所应满足的数学约束条件来确定描述带钢平直度控制的数学模型；根据轧制带钢的品种与规格的不同工艺质量要求、轧后不同处理工序对带钢板形的要求以及轧制过程中轧辊磨损与热凸度变化来确定板形目标模型中的不同控制参数，形成不同的目标板形曲线，用于冷轧过程控制数学模型计算和基础自动化实时板形控制。其目标模型主要解决板形平直度控制的目标值，离线仿真静态设定，而不是动态调节过程。

此外，申请号为CN200910011950.3的发明专利公开了一种冷轧机板形控制执行器调控功效系数优化方法，建立了不同轧制工作点下的板形调控功效系数先验值表，在表中，一组带钢宽度值和轧制力值对应一个轧制工作点，根据实际轧制工作点在表中的位置确定其边界工作点，由边界工作点参数与实际轧制工作点参数的相似程度设定权重因子，通过边界点的先验功效系数加权叠加得到实际轧制工作点下的板形调控功效系数；使用在线自学习模型以及实测板形数据不断改进表中的板形调控功效系数精度，可以获得精确的板形调节机构的调控功效系数，并将其应用于闭环板形控制系统中，具有较高的板形控制精度。其存在的问题是没有解决由于低速条件下实测板形滞后所进行的开环板形控制或闭环控制不稳定的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的不足，提出一种可以有效解决带钢运行速度较低时控制滞后问题的板形板形模型预测控制方法，从而作为现有板形反馈控制的补充，为保证冷轧带钢板形的质量创造更为有利的条件。

由背景技术可知，目前的冷轧带钢自动控制系统中，在确定了目标板形曲线y(x)＝A₀+A₁x+A₂x²、即A₀、A₁、A₂确定之后，当实测板形曲线的一次项、二次项系数与目标曲线不符时，计算机可以通过运行已有程序，根据实测板形分量与目标板形分量(一次项、二次项系数)的比较结果，自动控制轧机的轧辊倾斜和弯辊力等控制量，力图使实测系数趋近目标系数，只是由于这种反馈闭环控制在带钢运行速度较低时无法同步匹配，难以起到所需的反馈修正作用。

因此，为了实现以上的目的，本发明的板形模型预测控制方法在主要由控制五机架轧机的轧制控制计算机以及位于最终轧机输出端的板形仪构成的控制系统中，所述板形仪的信号输出端接轧制控制计算机的对应端口，所述轧制控制计算机的控制输出端分别接至各轧辊的受控端；当轧制控制计算机检测到带钢速度低于预定值时，按以下步骤进行一个基本循环过程控制：