一种冷轧带材板形前馈控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及带材轧制技术领域，尤其涉及一种冷轧带材板形前馈控制方法。
【背景技术】
[0002] 冷轧板带钢表面美观、加工性能好，是汽车、建筑、家电、食品等行业必不可少的原 材料，其生产难度大、精度要求高，是钢铁工业各工序中的重点、难点，具有较高的附加值。 带材冷轧通常采用热轧产品为原料，经过一台轧机往复轧制或者多机架的连续轧制形成， 带材冷轧过程中，乳机入口带材板形质量直接影响轧制稳定性，而且对轧机出口带材板形 也具有一定的影响。在现有可逆式冷轧机组中，大都在轧机入口和出口同时配置板形仪、或 者仅在轧机出口配置板形仪，通常通过板形反馈控制对轧机出口带材板形进行控制，没有 考虑减小甚至消除轧机入口带材板形对轧制过程稳定性以及轧机出口带材板形的不良影 响，例如，专利号为ZL201210110506. 9(授权公告号为CN 102641899B)的中国发明专利《利 用反馈数据提高轧机板形设定及动态控制精度的方法》。
[0003] 韩国专利KR20000042516A中为了提高森吉米尔轧机轧制过程的稳定性，防止镰 刀弯和跑偏的发生，提出了森吉米尔轧机的一种板形控制方法。该控制方法中，在轧机入口 和出口分别安装有第一和第二两个板形检测仪，接着将两个板形仪测量的板形值输入板形 控制单元，并被分解为几类典性的板形模式，最后根据板形模式分类结果，计算确定森吉米 尔轧机ASU的位置调整量。该方法同时将轧机入口板形和出口板形作为板形控制输入，主 要以轧后板形作为控制目标，难以及时消除入口来料板形对轧制过程稳定性以及出口板形 的影响。
[0004] 美国专利US8050792B2公开了用一个影响矩阵描述轧机每一个板形执行机构对 板形的影响效率，根据实测板形和目标板形计算确定板形偏差向量，其中动态控制器是用 来计算优化板形执行机构的设置点，以尽量减少板形偏差，从而实现所期望的板形。该方法 属于以轧后板形作为控制目标的板形反馈控制方法，没有考虑轧机入口带材板形对轧制过 程稳定性以及轧机出口带材板形的影响。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术而提供一种能提高轧制过程稳定性， 从而保证冷轧产品质量的冷轧带材板形前馈控制方法。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种冷轧带材板形前馈控制方 法，其特征在于，包括 ：
[0007] 步骤1 :在可逆式冷轧机的入口配置一带材板形仪，或者在可逆式冷轧机的入口 和出口分别配置一带材板形仪，实时检测并跟踪记录轧机入口带材板形以及对应的长度位 置；
[0008] 步骤2 :前馈板形偏差的确定：
[0009] 对于首轧制道次，根据首轧制道次轧机入口实测板形、入口来料板形设定值和首 轧制道次轧机入口板形对出口板形遗传系数确定前馈板形偏差；
[0010] 对于首轧制道次以外的后续各轧制道次，如果在当前轧制道次轧机入口和出口分 别配置带材板形仪，则根据当前轧制道次入口实测板形、上一轧制道次轧机出口目标板形 和当前轧制道次轧机入口板形对出口板形遗传系数确实前馈板形偏差；
[0011] 对于首轧制道次以外的后续各轧制道次，如果仅在上一轧制道次轧机出口配置带 材板形检测仪，则根据上一轧制道次轧机出口实测板形、上一轧制道次轧机出口目标板形 和当前轧制道次轧机入口板形对出口板形遗传系数，确定前馈板形偏差；
[0012] 步骤3 :以前馈板形偏差最小化为优化目标函数，以轧机各板形执行机构调解量 为优化自变量，以相关常量约束和函数约束为约束条件，建立板形前馈控制模型；
[0013] 步骤4 :对入口板形仪到轧机之间带材进行位置跟踪，当被跟踪带材进入轧机时， 利用所述板形前馈模型，采用相关多变量寻优算法，计算确定各板形执行机构的前馈控制 调节量，最后输出各板形执行机构前馈控制调节量。
[0014] 进一步，本发明的优选方案中，所述冷轧机为二十辊轧机，该冷轧机的板形执行机 构包括7个支承辊凸度调节机构ASUp ASU2、……、ASU7，上、下第一中间辊轴向窜动机构 SHIFTupper、SHIFTdown。
[0015] 再进一步，所述步骤2中的前馈板形偏差分别由以下公式得到：
[0016] 首轧制道次，前馈板行偏差ei = β i · (V-F，-1)，其中β 首轧制道次轧机入口 板形对出口板形遗传系数，F/-覆盖于板形仪第i检测单元带材首轧制道次轧机入口板形 检测值，覆盖于板形仪第i检测单元带材首轧制道次入口来料板形设定值；
[0017] 首轧制道次以外的后续各轧制道次，如果在当前轧制道次轧机入口和出口分别配 置带材板形仪，前馈板行偏差％ = β 4，其中β ,-当前轧制道次即第j轧 制道次轧机入口板形对出口板形遗传系数，F/U-覆盖于板形仪第i检测单元带材当前轧 制道次即第j轧制道次轧机入口板形检测值，L覆盖于板形仪第i检测单元带材上一 轧制道次即第j-Ι轧制道次轧机出口板形目标值；
[0018] 首轧制道次以外的后续各轧制道次，如果仅在上一轧制道次轧机出口配置带材板 形检测仪，前馈板行偏差ei = β · (F/b-] ^，其中β ,为当前轧制道次即第j轧制 道次轧机入口板形对出口板形遗传系数，1为覆盖于板形仪第i检测单元带材上一轧 制道次即第j-Ι轧制道次轧机出口板形检测值，1为覆盖于板形仪第i检测单元带材 上一轧制道次即第j-Ι轧制道次轧机出口板形目标值。
[0019] 再进一步，所述步骤3中的前馈控制模型为：以前馈板形偏差最小化为优化目标， 建立板形前馈控制优化目标函数J，如下所示：
[0023] 该式中i_带材覆盖的板形仪检测单元序号，i = 1，2, ···，n，其中η为带材覆盖 的板形仪检测单元数量，j_轧机板形执行机构序号，j = 1，2, ···，!!!，其中m为轧机具有的 板形执行机构数量，ei-覆盖于板形仪第i检测单元带材的前馈板形偏差，民-待求解确定 的轧机第j板形执行机构前馈调节量，其中，AASUp AASU2，…，AASU7*别为轧机板形 执行机构ASUp ASU2，…，ASU7前馈调节量；Λ SHIFTUPPCT，Λ SHIFTd_分别为轧机上、下第一 中间辊轴向窜动前馈调节量，CoefV,-轧机第j板形执行机构对覆盖于板形仪第i检测单 元带材板形影响效率系数，weight-覆盖于板形仪第i检测单元带材板形偏差权重系数， 0 < weight < 1. 0,根据需要消除的宽向各处带材板形偏差优先级确定，优先级越高取值 越大，α Γ轧机第j板形执行机构前馈调节量惩罚系数，0 < a j < 1. 0 ;
[0024] 板形前馈控制的m个常量约束条件，如下所示：
[0026] ASULlOT，ASU2-lOT，…，ASU7- lOT_ 分别为 ASUpASl^，...，ASU7T限值，
[0027] ASUl upp，ASU2 upp，…，ASU7 upp-分别为 ASUpASl^，...，ASU7i限值，
[0028] AASUUot，AASU2 k]W，…，AASU7 k]W-分别为 ASUpASUr ..?，八51]7单步调节量下限 值，
[0029] AASUL_，AASU2-_，…，AASU7-分别为 ASUpASl^，…，八51]7单步调节量上限 值，
[0030] SHIFTuppctJot，SHIFTuppCT_upp-分别为上第一中间辊轴向窜动下限值、上限值，
[0031] SHIFTd__lOT，SHIFTd__upp