CVC冷轧辊缝在线控制模型.doc

CVC冷轧辊缝在线控制模型 第28卷第3期中南工业大学Vo[.28No.3 1997年6月J.CENT.SOUTHUNIV.TECHNOL.June1997 』e一j『cvc冷轧辊缝在线控制模型t7弓f 苎塑 (中南I业大学机电I程学院,长沙,410083) I. 摘要辊缝在巍控制模型是CVC母轧机挺形闭环控制系统的一个重要组成部分.作者运用泰勒扭敷展开 拍理方程所得的巍性方程具有较强的适应性,完全可以甩于在巍控制计算;分析了谈巍性方程的关犍部分 —— 基本曲巍和差商 控正方法. 关键词辊缝 中围法分类号 模型} 辊力和CVC轧辊移动的在巍调节策喀以蕊控制参敷的自适应 TG33512)) 主舡 目前,有关辊缝的离线计算均采用离散的数 值方法,按照物理模型可分为4类[;(1)简支 梁模型l(2)圆柱体模型;(3)有限元或边界元模 型;(4)有限元与简支梁的混合模型.这些物理模 型计算过程复杂,尤其采用方法(3)和(4)时,将耗 用大量的CPU时间,难以直接应用到板形的实 时控制系统中.因此,在线控制系统需要寻求一个 简易,快速,准确,适应性强的用轧制参数描述辊 缝的数学方法. 1CVC轧机调节辊缝的途径 1.1板廓函数 cvc冷轧机中受载辊缝作用下的板廓形状 常用一个四次多项式表示: ^)=^o+41+02+a一+4一 (一l≤z≤1)(1) 其中:系数m,n代表板廓的非对称部分}n,n 代表对称部分.定义板廓凸度的二次分量G和四 次分量a,分别为: c2一一(Ⅱ+m),a一一(2) 1.2调节辊缝的途径 CVC冷轧机常具有下列辊缝调节手段: (1)两边独立的液压压下系统,以消除式(1) 中的一次项,如镰刀弯. (2)工作辊弯辊,以调节或消除式(1)中的二 收稿日期1996—08一l9第一作者周顺新,男,∞岁,副教授 十中国有色金属工业总公司九五重点科研基盘资助项目 次项或四次项,如边波,中波或1/4波.只有当轧 制宽板时,弯辊对四次项n(或a)才有明显的作 用. (3)CVC辊轴向移动,相当改变轧辊的原始 凸度,主要用于修正式(1)中的二次项. (4)轧辊分区冷却,原则上可以克服所有的 板形缺陷,但实际上仅用于上述调节手段无法处 理的板形缺陷,如式(1)中的三次项或存在更高次 的板廓系数,有时也用于补偿弯辊或CVC辊移 动系统.但轧辊冷却始终是一个动态响应很慢的 调节手段. 2实时辊缝控制模型 影响辊缝的主要因素有轧制力,弯辊力, CVC辊移动,工作辊或支辊的热辊形,工作辊与 支辊直径的变化,轧辊的磨损,轧件的宽度等.上 面所述的物理模型可以描述这些轧制参数对辊缝 的影响,但难以用于在线控制.作者运用泰勒级数 对辊缝物理方程展开,是在线控制模型的一个理 想算法. 2.1辊缝控制算法 由于影响辊缝的因素是多种多样的,通常工 作辊换辊很频繁,而支辊的磨损速度远远低于工 作辊的磨损速度,因此,这里忽略轧辊磨损的影 响.实测结果表明,支辊轴向表面温差不大,可忽 略其热膨胀,而仅考虑工作辊的热辊型.另外,板 [. t 瞪 , J 毛 第3期周顺新等:CVC拎轧辊缝在线控制模型 形控制的目的是使出VI板廓形状类似于入口板 廓,并期望张力均匀分布,因此,假定轧制力沿轴 向均匀分布,从而可将辊缝描述成下列函数: C2(C4)一,(P,FB,CP,CTB,Dw,DB,6)(3) 其中;C,C为辊缝形状的二次与四次分量;P为 单位轧制力;Fs为弯辊力;Cr为CVC辊的轴向 移动量CrB为工作辊热凸度;D,D为工作辊与 支辊直径;6为板宽. 由于板宽不同,造成弯辊力,CVC辊移动等 对辊缝调节的灵敏度不一致,因此,在进行函数 Cz(c)的展开时将变量b剔出,各项在展开点的 一 阶导数是板宽的函数,并忽略二阶以后的导数 项,即 C2一C20+a/aP×(P—P.)+a/a×(FB— FB.)+aC2/aG×(CP—CP0)+aC2/ODw× (Dw—D)+ac./019日×(DB—DBo)+ (C2--CTs2o)+a/aCTB×(CT日--CTB.)(4) C一Co+OC,/OP×(P—Po)+dC:,/OFB×(F日一 FBo)+dC:,/P×(CP--CPo)+./aDw× (Dw--Dwo)+aC,/OD~×(D日一DBo)+ (Crs4--Cr~0)+0C,/~CTB×(CrB--Cr~o)(5) 其中:有下标0的变量为展开点在工作点的值; 式(4)和(5)右端的后两项分别表示辊缝处工作辊 热凸度及工作辊与支辊介面之间工作辊热凸度对 辊缝二次或四次分量的影响;cC.表示工作点 状况时辊缝的二次和四次分量,称为辊缝的基本 曲线}各项一阶导数称为C或C的差商曲线.式 (4)和(5)便是辊缝在线控制计算公式. 2.2辊缝的基本曲线与差商曲线