安连祥,姜丽丽

(河北工业大学 电气与自动化学院,天津 300130)

1 引言

轧机厚度控制系统是一个受外界干扰的线性不确定时滞系统。厚度控制的目的就是通过调节辊缝、张力、电机速度等参数,进而消除轧制过程中影响厚度精度的因素[1]。

本文针对轧机厚度控制系统的特点,结合模糊控制和 PID控制的理论,设计了模糊自适应PID控制器,并将其应用到轧机的厚度环PID控制器中。通过实时检测厚度值,计算其偏差量和偏差的变化率,通过模糊推理机对PID参数进行在线修正,进而改善系统的控制品质。仿真结果表明,这种控制器的控制效果相对于传统PID控制器调节时间短,系统超调量小,稳态性能好,满足轧机厚度控制系统性能的要求。

2 冷带轧机厚控系统数学模型

冷带轧机厚度控制系统采用辊缝内环,厚度外环的双闭环控制形式。辊缝内环由伺服阀,液压缸、伺服放大器组成。对内环控制器进行设计并调整其参数,可以整定成一个二阶振荡环节[2]

式中:Gf(s)为工作辊的辊缝(对应于液压缸活塞的位移);(s)为辊缝给定值;u(s)为控制量,即厚度控制器的输出;参数ωn和ξ随着油温等因素的变化有一定的参数不确定性。

从轧机工作辊缝Gf(s)到带材出口的厚度h(s)为厚控系统外环的一部分,其传递函数可以近似地表示为

式中:Ti为惯性时间常数;系数K0随轧制道次、轧制带材的塑性刚度、种类等因素的变化而存在一些参数不确定性;τ为测厚仪检测滞后时间常数,τ=L/v,L为测厚仪到轧机中心线的距离,v为轧制速度。……