恒辊缝控制双辊薄带铸轧恒辊缝控制系统

在保证铸轧辊缝检测值准确的前提下，如何对铸轧机辊缝进行控制是双辊薄带铸轧工艺中的一个重要课题，针对辊缝控制过程中存在时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，提出用粗糙集—模糊PID控制的控制算法，并用粗糙集知识对模糊规则进行约简，以获得较少模糊规则，最终形成优良的控制系统。首先介绍了镁合金双辊薄带铸轧过程的工艺流程以及对国内外研究现状进行了叙述，接着对铸轧恒辊缝控制系统进行了数学建模，建立了比较准确的对应本系统的液压AGC系统比较准确的控制模型。

恒辊缝控制双辊铸轧恒辊缝控制系统的构成

双辊铸轧恒辊缝控制系统主要由液压压下装置构成。液压压下装置是由位移传感器、控制器、电液伺服阀和液压油缸等元件组成。系统控制液压缸左右移动的位移是通过电液伺服阀调节液压缸的压力和流量实现的，进而调节了辊缝之间的距离。液压AGC系统是通过压力传感器、位移传感器和测厚仪检测得到相应连续的参数值，不停地调整压下的铸轧压力和液压缸位移，从而控制铸轧机辊缝，进而控制铸板的厚度。控制装置和执行机构组成了一个完整的液压伺服厚度自动控制系统。控制装置主要由计算机、检测元件组成。执行机构主要由活动辊一侧的液压缸组成（本实验铸轧辊由一个活动辊和一个固定辊组成）。检测元件有测厚仪以及活动辊一侧的位移传感器和压力传感器。

液压AGC辊缝控制系统是一种典型的位置伺服闭环控制系统，表示了双辊薄带铸轧实验是以辊缝之间的距离作为厚度预控，将辊缝动作的位置和铸轧压力作为反馈信号来控制系统。

恒辊缝控制双辊铸轧恒辊缝控制系统的数学模型

在双辊铸轧恒辊缝控制系统中，根据液压AGC系统机理建模的方法建立了各个环节的数学模型，进而根据这些建立起来的数学模型调整铸轧机辊缝并保持辊缝的控制精度，这样就可以保证了铸板出口厚度，同时也保持了轧制过程的稳定。对液压压下系统进行了论证分析，并建立了系统各个组成部分的动态方程。

恒辊缝控制双辊铸轧恒辊缝系统的控制算法

双辊铸轧恒辊缝控制系统由液压AGC系统构成，是典型的机—电—液耦合系统，此系统的特性决定了控制方式的选择。在实际工程项目中往往采用传统PID控制。若液压AGC系统的数学模型是不稳定的，那么传统PID控制器的参数就会随着变化，系统就会不能正常稳定工作。液压AGC系统本身会受到很多因素的影响。当受到固有频率、刚度以及负载干扰力等因素影响时，此时系统会呈现出非线性。因此对一些时变性和非线性系统来说，传统PID控制系统往往不能达到预期的控制效果。

恒辊缝控制双辊铸轧恒辊缝控制系统仿真

计算机仿真建立系统模型是源于计算机科学与技术的成果，加入人机界面构成完整的仿真系统。仿真的本质是通过数学模型或者物理模型来模拟真实的系统，以及验证控制算法的可行性。仿真需要保证与真实系统的相似性，在建立的系统仿真模型的基础上，通过计算机对系统进行分析和研究。

根据轧机对AGC系统的要求，选用了ROCKWELL RELIANCE的AutoMax系统。AUTOMAX系统是一种实时、多任务、多处理器控制系统。每个机架内可最多插入4个处理器，每个处理器可以执行各自的任务，处理器之间互相独立运行，也可以通过MULTIBUS总线（称为多总线）进行数据交换，由于上述总线为并行总线，因此通讯速度非常快。AutoMax系统支持多种编程语言：控制流程图、梯形图、增强BASIC。

简单介绍了冷扎平整的目的和意义。分析了应用于冷轧厂平整机组的辊缝控制系统.介绍了基本控制功能、基准值选择、基准值斜坡及辊缝标定。

恒辊缝控制轧辊辊缝控制说明

轧辊辊缝控制(RGC)是ABB程序控制的一个软件包。它通过安装在机架液压压上缸的位置传感器值和压力传感器值控制伺服阀输出调节上、下辊系位置/压力(辊缝)控制，以实现恒延伸率控制。

RGC软件包括一个快速反馈控制，运行周期为2ms，包括:

从压力传感器的模拟量输入

从增量位里传感器的脉冲数输入

到伺服系统/比例阀的模拟量输出

到数据记录的实际位置、轧制力和辊缝偏差值模拟量输出

第二部分是带有各个控制模式使用条件逻辑的基本控制功能，还有基准值的选择。

第三部分包括一个标定位置计数器的顺序步骤，以在换辊等操作之后通过标定获得一个确定位置的平行辊缝。

恒辊缝控制辊缝控制RGC

液压辊缝控制可进行位!控制或轧制力控制，但辊缝打开时只能进行位里控制，当辊缝闭合时才能使用轧制力控制。

不论在任何时候，位置控制和轧制力控制这两种控制方式都应能平稳地进行转换，所以，要求在任何时间内，未使用的控制回路应与使用的控制回路的输出信号进行修正，并且进行实际值与参考值的比较。

一个同步/调整倾斜的控制系统用于位置控制和轧制力控制，确保两侧HGC液压缸平行动作，这就可使上辊系水平的处于轧机中心线并且在过载情况下可打开辊系。

每一个液压缸的实际位置值都是用增量式位置传感器来测量的。传感器发出的位置上升/下降脉冲由预设的硬件计数器读取。

实际位置值是传动侧和操作侧位置计数器读数的平均值。实际辊缝倾斜值是由传动侧位置值减去操作侧位里值得到的。

基本控制功能中标定逻辑发出的脉冲将会用实际位置偏差值重置位置计数器。两个位置计数器同时被重里，倾斜值将被置为零。

在每一个液压缸上都安装有压力计测量实际轧制力。把传动侧和操作侧的单侧轧制力加起来得到总的轧制力。

常见的辊缝缺陷有边部波浪、中间波浪、单边波浪、二肋波浪和复合波浪等多种形式，主要是由于轧制过程中带材各部分延伸不均，产生了内部的应力所引起的。

为了得到高质量的轧制带材，必须随时调整轧辊的辊缝去适合来料的板凸度，并补偿各种因素对辊缝的影响。对于不同宽度、厚度、合金的带材只有一种最佳的凸度，轧辊才能产生理想的目标辊缝。因此，辊缝控制的实质就是对承载辊缝的控制，与厚度控制只需控制辊缝中点处的开口精度不同，辊缝控制必须对轧件宽度跨距内的全辊缝形状进行控制。

改善和提高辊缝控制水平，需要从两个方面入手，一是从设备配置方面，如采用先进的辊缝控制手段，增加轧机刚度等；二是从工艺配置方面，包括轧辊原始凸度的给定、变形量与道次分配等。

常规的辊缝控制手段主要有弯辊控制技术、倾辊控制技术和分段冷却控制技术等。近年来，一些特殊的控制技术，如抽辊技术（HC轧机和UC系列轧机）、涨辊技术（VC轧机和IC轧机）、轧制力分布控制技术（DSR动态辊缝辊）和轧辊边部热喷淋技术等先进的辊缝控制技术，得到日益广泛的应用。在此，分别就其中几种典型技术作以简单介绍。

抽辊技术

抽辊技术，又称HC轧机轧辊横移辊缝控制系统。HC轧机是20世纪70年代日本日立公司和新日铁钢铁公司联合研制的新式6辊轧机。HC（HighCrown）即高性能轧辊凸度。该轧机是在普通4辊轧机的基础上，在支撑辊和工作辊之间安装一对可轴向移动的中间辊，中间辊的轴向移动方向相反。

通过对普通4辊轧机轧辊挠曲的分析，工作辊与支撑辊之间超出轧件宽度区域的有害接触区，导致了轧辊的过度挠曲。这种挠曲不仅取决于轧制力的大小，而且取决于轧件宽度。另一方面，在工作辊上施加弯辊力时，轧辊的挠曲会在超出轧件宽度部分受到支撑辊的约束。HC轧机是通过中间辊的横移，消除了支撑辊与工作辊之间的有害接触区，提高了轧制的辊缝控制能力，可适用于任何宽度带材的轧制。HC轧机目前已发展出多种形式，如中间辊传动的HCM6辊轧机；中间辊和工作辊均能窜动的HCMW6辊轧机；中间辊带辊型曲线的HC--CVC轧机；及HCW、UCM、UVMW、MB、UC2~UC4等多种改进型轧机。

优点：辊缝控制能力强，不需要太大的弯辊力即可较好的调整辊缝；可消除支撑辊与工作辊边部的有害接触部分，减轻边部减簿和裂变倾向；由于工作辊径较小（比普通4辊轧机小30%左右），可加大压下量，实现大压下量轧制，并减少能耗；*采用标准无凸度辊，就能满足各种宽度带材的轧制，减少了轧辊的备件。

从20世纪70年代以来，世界各国已建HC轧机200多架，直到至今仍是一种较流行的机种。

CVC辊辊缝控制

CVC辊辊缝控制技术是德国西马克-德马格公司于1980年开发的。CVC（CoutinuouslyVariableCrown）的原意是连续可变凸度。经过20多年的发展与完善，CVC轧机已发展出很多种机型，广泛应用于冷轧板带生产中。先进的控制策略和控制手段相结合，使CVC技术成为目前世界上最先进的轧制技术之一。它的控制原理很简单，就是将上、下轧辊辊身磨削成相同的S形CVC曲线，上、下辊的位置倒置180度，当曲线的初始相位为零时，形成等距的S形平行辊缝，通过轧辊窜动机构，使上、下CVC轧辊相对同步窜动，就可在辊缝处产生连续变化的正、负凸度轮廓，从而适应工艺对轧辊在不同条件下，能迅速、连续、任意改变辊缝凸度的要求。

UPC轧机是德国MDS研制的万能辊缝控制轧机，是继HC、CVC技术之后又一种可改善辊缝的轧辊横移式轧机。其原理是将普通4辊轧机的工作辊磨成雪茄型，大、小头相反布置，构成一个不同凸度的辊缝。

UPC轧机投产的数量不及HC轧机和CVC轧机，最早使用UPC技术的是德国克虏伯1250轧机和芬兰2000轧机。

涨辊技术

涨辊技术，又称VC辊缝可变凸度支撑辊辊缝控制技术。VC（VariableCrown）原意为在线可变凸度支撑辊，是由日本住友金属公司于1977年开发成功的，轧机的轧辊为辊套型轧辊，主要由芯轴、辊套、密封油腔、油路、旋转连接器和高压泵站等部分组成。

VC辊控制辊缝的原理较简单，辊套和芯轴之间设有密封油腔，通过改变油腔内的压力，即使支撑辊改变辊形（轧辊凸度）油腔压力与直径胀大在一定范围内呈线性关系，且可做无级调节，因此，可以参与到闭环辊缝控制系统中。

优点：

减少支撑辊的换辊次数，避免贮存多个不同辊型的轧辊；*可补偿轧辊磨损及热辊形；在带材轧制加、减速阶段，可有效补偿因轧制速度的变化引起的轧制力波动和轧辊凸度变化；在线改造方便，仅需用VC辊代替原有支撑辊即可。

局限性：

VC辊制造较困难；高压旋转接头及油腔密封维护困难；调整轧辊凸度的幅度较小。

轧制力分布控制技术

轧制力分布控制技术，又称DSR动态辊缝辊高精度辊缝控制。DSR动态辊缝辊高精度辊缝控制（即轧制力分布控制）技术，是由法国VAIClecim公司于20世纪90年代推出的，主要由静止辊芯、旋转辊套、7个柱塞式液压缸、推力垫及电液伺服阀等部分组成。

DSR动态辊缝辊多用于四辊轧机的支撑辊，可成对使用，也可单独使用。其工作原理∶根据辊缝仪测量计算出的实际曲线与目标辊缝曲线比较，得到一组偏差，通过7个单独调控的液压压下缸，沿整个带宽经旋转辊套给板带分布相应的轧制力，来进行高精度的辊缝（平直度）控制。

DSR动态辊缝辊高精度辊缝控制具有突出的优点，是高精度辊缝控制执行器的一次历史性飞跃。主要表现在∶能消除对称性和非对称性的辊缝缺陷；辊缝控制不影响厚度控制；能动态高精度控制辊缝。充分发挥DSR方式高精度辊缝控制能力的关键，在于辊缝仪系统的测量精度、计算精度以及偏差转换为伺服阀调控信号的精度。一般辊缝仪应达到1I单位的测量精度。

DSR虽有突出的优点，但其结构相对复杂，检修和维护难度大，且价格昂贵，因此目前尚未大范围普及。

辊缝直观来说是指板带材的翘曲度，其实质是板带材内部残余应力的分布。只要板带材内部存在残余应力，即为辊缝不良。如残余应力不足以引起板带翘曲，称为“潜在”的辊缝不良；如残余应力引起板带失稳，产生翘曲，则称为“表观”的辊缝不良。