卷簧带材热连轧控制系统设计

摘要

随着现代工业的发展，板带材的需求量及生产质量的要求也不断被提高，因此高精度高质量的连轧技术成为轧制自动化的关键研究点。本文以某弹簧厂卷簧带材生产的热连轧自动化控制系统开发项目为背景，设计轧制控制系统，并分析研究影响连轧轧制质量的关键因素，提出智能控制算法来提高连轧轧制的生产品质。
　　首先分析轧制的基本原理，研究轧件轧制厚度的弹塑曲线关系，采用反馈式厚度控制方式进行轧制轧件厚度控制。为了避免反馈式控制时间滞后带来的问题，采用Smith预估控制进行滞后补偿，并加入自适应原理形成模型参考自适应Smith算法以降低其对模型的敏感性;其次分析连轧张力产生的机理，阐述张力在连轧过程中的重要作用，并建立调速式张力控制的数学模型，引入CMAC网络于常规PID张力控制中，充分发挥CMAC网络计算量小、学习速度快、易于软硬件实现等优点，形成实现热连轧微张力实时控制的CMAC与PID复合控制。
　　通过Matlab/Simulink仿真工具，对控制系统进行仿真实验分析，仿真结果表明，模型参考自适应Smith预估控制很好地解决了反馈式厚度自动控制的时间滞后问题，并且规避了Smith预估控制过于依赖模型的缺点;CMAC+PID复合控制很大程度地减小张力控制超调量，降低调节时间，控制系统取得良好的控制效果。最后，对热连轧控制系统进行硬件设计、软件编程及人机界面设计。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外热连轧技术的发展及前景

1．3 热连轧控制技术研究现状

1．3．1 轧制厚度自动控制的发展与现状

1．3．2 热连轧张力控制的发展与现状

1．4 论文研究内容及目标

1．5 小结

第二章 热连轧控制系统基本原理

2．1 轧制厚度自动控制系统基本原理

2．1．1 轧机基本原理

2．1．2 轧制厚度波动的主要因素

2．1．3 几种自动厚度控制方案

2．2 热连轧机组张力控制系统基本原理

2．2．1 张力产生机理

2．2．2 张力的作用

2．2．3 轧制张力数学模型建立

2．3 厚度自动控制与张力控制协调控制策略

2．4 小结

第三章 卷簧带材热连轧控制算法

3．1 基于模型参考自适应Smith预估器的厚度自动控制

3．1．1 Smith预估控制

3．1．2 模型参考自适应控制

3．1．3 模型参考自适应Smith-AGC系统

3．2 基于CMAC与PID复合的张力控制

3．2．1 CMAC神经网络

3．2．2 PID控制基本原理

3．2．3 CMAC+PID复合张力控制器设计

3．2．4 CMAC+PID张力控制结构

3．2．5 CMAC+PID复合控制仿真

3．3 小结

第四章 卷簧带材热连轧系统软硬件设计

4．1 产品规格及参数

4．2 卷簧带材热连轧机组

4．2．1 校直机组

4．2．2 加热装置

4．2．3 纵轧机组

4．2．4 轧边机组

4．2．5 上料及收料机组

4．3 热连轧机自动控制系统及功能实现

4．3．1 热连轧自动化系统简介

4．3．2 自动化系统硬件设计

4．3．3 各级自动控制系统作用

4．3．4 自动化系统软件设计

4．4 小结

总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果