[发明专利]一种热镀锌镀层厚度动态变规格预设控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化控制领域，特别涉及一种用于连续热镀锌镀层厚度动态变规格的预设控制方法。

背景技术

在整个热镀锌生产工艺过程中，锌层厚度控制是一个非常重要的环节，其控制的好坏直接影响到产品的质量。镀层偏厚不仅会浪费锌锭等原材料，而且会影响产品的使用性能；而镀层偏薄则会影响到产品的抗腐蚀性，从而对锌层厚度控制技术提出了更高的技术要求和控制难度。影响锌层厚度的因素是复杂的，具有非线性、时变大滞后、多变量的对象特性，导致系统的控制精度不高。特别是在动态变规格或带钢速度发生变化时，由于气刀距离变化很大，同时气刀压力随动变化量也很大，此时很容易引起带钢焊缝前后出现间断性的产品镀锌层厚度不均匀和镀厚偏差较大，严重影响产品质量，且浪费大量的锌原料。

目前，国外先进企业一般采用预设控制方法，依靠经验数据和镀厚预设模型实现动态变规格，但只是针对特定的生产线，因此不具备普遍性。而国内热镀锌变规格时的镀层厚度控制技术相对比较落后，武钢、宝钢、鞍钢等各大钢厂的主要控制方式仍采用人工手动操作结合传统的PID控制。在热镀锌生产线上，镀层厚度都是以测厚仪测出的实际数据为依据，为了避免温度的影响和提高检测精度，测厚仪往往安装在锌锅之后100-200m的位置，由于无自动控制系统，完全依靠人工调整，工艺参数波动较大，因而当操作人员从镀层厚度显示发现实际厚度与目标值有误差而进行重新修正时，已经产生100-200m的镀厚不合格产品。即使在稳定生产时，为了满足连续生产的需要，有时也必须人为地改变当前的稳定状态，向另一控制目标条件下的稳定状态过渡。由于气刀控制参数的过渡变化会严重影响到镀层精度，甚至会引起锌液飞溅的后果，所以迫切需要实现镀厚变规格时平稳快速的自动过渡控制。

专利申请号200910131086.0公开了一个镀层厚度的BP神经网络控制方法及在PLC上实现的过程。但是，该发明通过神经网络的方法来控制厚度，属于反馈控制，在控制动作的快速性上面具有一定的局限性。它不能很快的纠正镀层厚度偏差，需要隔一段时间才能检测到厚度偏差，最终导致中间会有很长一段带钢的锌层厚度过厚或偏薄。

日本公开专利号JP10273766公开了一种镀层厚度控制方法，是根据镀厚设定模型方程中的目标镀厚来控制气刀压力，由于它提出的模型方程结构过于复杂，而且要确定多达6个最优系数，在线应用的实现很困难。刘海龙等人在“热镀锌线锌层厚度的闭环控制”简介文献日本中提出了一种热镀锌线锌层厚度的闭环控制方法，但是它是一种基于偏差调节的反馈控制，控制动作不够及时，有一定滞后性，而且控制性能过于依赖模型精度，模型计算误差较大时控制效果不佳。

发明内容

本发明提供一种热镀锌镀层厚度动态变规格预设控制方法，其目的在于解决锌层厚度控制过渡过程中，由于镀层目标厚度、带钢基板厚度和带钢速度变化引起的镀层厚度偏差过大、以及镀层厚度检测滞后带来的控制难题，从而提高气刀控制的响应速度，有效抑制镀锌过渡过程中的干扰量对镀层厚度的影响，改善厚度的均匀性，减少热镀锌层的厚度偏差。

为此，本发明所采取的技术解决方案是：

一种热镀锌镀层厚度动态变规格预设控制方法，其特征在于，应用主成分分析法，以带钢速度、气刀压力、气刀到带钢表面距离作为镀层厚度的主要影响因素，采用对数空间最小二乘拟合算法建立一个镀层厚度预设模型，提高镀锌层厚度预设定控制精度；针对镀锌生产动态变规格过程中，时常出现的变速度、目标厚度和带钢基板厚度干扰量对镀层厚度的影响，进行镀层厚度的长期自适应和短期自适应调整，提高镀锌层厚度模型的自适应调节能力；在镀层厚度控制中应用Kalman滤波算法和平滑滤波算法为镀层厚度模型参数在线更新计算，提高模型参数预设定精度，保证镀层厚度控制的准确性和稳定性；其具体步骤为：

1、建立镀层厚度预设模型

影响镀锌层厚度的因素有：喷嘴的吹气压力、喷吹角度、喷嘴与带钢的距离、喷嘴距锌液面的高度、喷嘴缝隙、带钢速度、基板特性以及锌液的温度和化学成分等。但从实际的镀锌生产工艺角度来说，有些因素对镀层厚度影响相对较小，应用主成分分析及模型的在线应用角度，选取气刀压力P、带钢线速度V、气刀到带钢表面距离D三个对镀层厚度CW影响较大的因素，建立镀层厚度预设模型：