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摘要： 随着现代化工业技术的迅速发展，对带钢的品种、规格、质量和产量的要求日益增高，热连轧过程中活套控制是决定带钢质量的关键技术。主要讲述活套控制系统技术的实现和应用，为企业取得良好的经济效益提供可靠的技术基础，对于现代数字控制理论在工业现场的应用研究具有重要的参考价值。
关键词： PI控制；AGC-LP控制；软接触技术
中图分类号：TG33文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0510118－01
1 概述
近年来随着社会发展与科学技术的进步，用户对轧机设备、钢铁产品质量、品种、性能的要求越来越高，其中对轧机设备的设计以及钢材质量指标的要求己经达到相当高的程度。这就为轧制过程的控制进一步增加了难度，用传统方法已经很难进一步提高控制水平了[1]。活套高度控制和张力控制是热连轧控制系统中的关键部分，直接决定了带钢生产的质量和产量。
2 控制方式
要保证热连轧过程顺利进行，各机架在单位时间内的秒流量必须相等，否则会导致拉钢或堆钢。热连轧系统大多采用活套装置，通过其缓冲作用来吸收咬钢过程中形成的套量，并保持恒定的小张力控制。相应的自动控制部分称为活套高度控制和张力控制。活套控制的性能好坏直接影响产品的质量和生产的稳定性。然而，活套高度和张力控制之间存在着耦合现象；到目前为止，已发展了多种活套控制方式，如传统PI控制和AGC-LP综合控制方式等。
2.1 传统PI控制方式
传统的PI控制方案中，活套高度控制通过机架主传动构成闭环控制，是一个电流内环、速度次外环、位置（套量）外环的三环控制系统。活套高度控制器是常规的PI控制器。张力控制则根据带钢断面和给定的带钢单位张力，以及活套转角传感器检测的活套摆臂的转角，得出这一转角下活套传动电动机应输出的张力力矩；同时，根据带钢截面得出这一转角下为平衡带钢质量和活套质重，活套传动电动机应输出的重力力矩。这样，在活套摆臂的转角变化时，从静态角度看，张力控制系统设定并保持带钢的张力为恒值；但从动态角度看，由于活套臂的惯性，张力将发生波动[2]。传统的活套控制方式将高度控制和张力控制作为两个独立的子系统来研究，没有对活套高度和张力之间的相互作用进行解耦控制：而且，没有将张力信号进行反馈，张力控制是开环控制，系统抗扰性能差。
2.2 AGC-LP综合控制方式
由于热连轧电动压下装置逐渐为液压压下所取代，AGC系统的快速调节要求活套系统必须快速响应，这使得AGC和活套之间的矛盾越来越突出。因此，因此有人提出对AGC系统和活套控制系统进行综合设计，提出一种新的控制方式，以进一步提高活套控制的效果。
由轧制理论的分析可知，轧机变形区内的工艺参数表现为一系列的非线形函数关系。在热连轧的调节过程中，轧机的工艺参数在一微小范围（以工作点为基准）内变化时，可以对压力函数、前滑后滑函数等进行线性化[3]。这样处理对于轧制过程的仿真和控制都有足够的精度，并使控制系统的设计简单化。AGC-LP系统框图如图1所示，从图中可看出活套高度控制和张力控制之间，活套系统和AGC系统之间的耦合关系。整个AGC-LP系统是一个三输入三输出的多变量系统。
图1中， 和分别为带钢出口厚度、活套高度和张应力的输出值变化量； 和 ，分别为轧机辊缝、轧辊圆周速度和活套电机转速的设定值变化量；为转矩常数。
通过对AGC-LP控制系统进行综合设计提出的新的活套控制方式。它与传统的控制方式方式相比，能有效地消除AGC系统与活套系统间的相互作用，从而稳定生产和提高产品质量。
3 活套升套过程软接触技术的实现
当活套角度上升到设定角度以前就切换到电流控制方式，进入套高闭环，这时动态速降正在逐渐恢复，但是套高闭环在套角上升到设定角度之前一直让上游机架加速，从而依然维持着较大套量，同时活套在电流方式下给出与设定角度相对应的工作电流，活套电磁力矩变小，活套臂上升趋势变缓，活套摆动动量变小，从而避免了活套与带钢接触时活套撞击带钢，实现了活套升套与带钢的软接触。在实际生产中应用该项技术，明显的改善了带钢头部的质量，充分证明这一技术是可行的。
4 结语
本文通过在精轧机组技术改造过程中的摸索和嘗试，为解决这些问题提出了一些新的具有良好控制效果的控制方法，进行精轧机组数字化改造项目中，通过现场调试总结出来的一些符合现场实际情况并且明显取得控制效果的控制策略。投产以来的生产实践证明了这些控制策略是有效的，取得了很大的经济效益，系统运行稳定，很少出现故障。
参考文献：
[1]童朝南，冶金生产过程计算机控制，北京：冶金工业出版社，1996.
[2]唐谋风，现代带钢热连轧的自动化，北京：冶金工业出版社，1995.
[3]孙一康，带钢热连轧数学模型基础，北京：机械工业出版社，1979.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词： PI控制；AGC-LP控制；软接触技术
中图分类号：TG33文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0510118－01
1 概述
近年来随着社会发展与科学技术的进步，用户对轧机设备、钢铁产品质量、品种、性能的要求越来越高，其中对轧机设备的设计以及钢材质量指标的要求己经达到相当高的程度。这就为轧制过程的控制进一步增加了难度，用传统方法已经很难进一步提高控制水平了[1]。活套高度控制和张力控制是热连轧控制系统中的关键部分，直接决定了带钢生产的质量和产量。
2 控制方式
要保证热连轧过程顺利进行，各机架在单位时间内的秒流量必须相等，否则会导致拉钢或堆钢。热连轧系统大多采用活套装置，通过其缓冲作用来吸收咬钢过程中形成的套量，并保持恒定的小张力控制。相应的自动控制部分称为活套高度控制和张力控制。活套控制的性能好坏直接影响产品的质量和生产的稳定性。然而，活套高度和张力控制之间存在着耦合现象；到目前为止，已发展了多种活套控制方式，如传统PI控制和AGC-LP综合控制方式等。
2.1 传统PI控制方式
传统的PI控制方案中，活套高度控制通过机架主传动构成闭环控制，是一个电流内环、速度次外环、位置（套量）外环的三环控制系统。活套高度控制器是常规的PI控制器。张力控制则根据带钢断面和给定的带钢单位张力，以及活套转角传感器检测的活套摆臂的转角，得出这一转角下活套传动电动机应输出的张力力矩；同时，根据带钢截面得出这一转角下为平衡带钢质量和活套质重，活套传动电动机应输出的重力力矩。这样，在活套摆臂的转角变化时，从静态角度看，张力控制系统设定并保持带钢的张力为恒值；但从动态角度看，由于活套臂的惯性，张力将发生波动[2]。传统的活套控制方式将高度控制和张力控制作为两个独立的子系统来研究，没有对活套高度和张力之间的相互作用进行解耦控制：而且，没有将张力信号进行反馈，张力控制是开环控制，系统抗扰性能差。
2.2 AGC-LP综合控制方式
由于热连轧电动压下装置逐渐为液压压下所取代，AGC系统的快速调节要求活套系统必须快速响应，这使得AGC和活套之间的矛盾越来越突出。因此，因此有人提出对AGC系统和活套控制系统进行综合设计，提出一种新的控制方式，以进一步提高活套控制的效果。
由轧制理论的分析可知，轧机变形区内的工艺参数表现为一系列的非线形函数关系。在热连轧的调节过程中，轧机的工艺参数在一微小范围（以工作点为基准）内变化时，可以对压力函数、前滑后滑函数等进行线性化[3]。这样处理对于轧制过程的仿真和控制都有足够的精度，并使控制系统的设计简单化。AGC-LP系统框图如图1所示，从图中可看出活套高度控制和张力控制之间，活套系统和AGC系统之间的耦合关系。整个AGC-LP系统是一个三输入三输出的多变量系统。
图1中， 和分别为带钢出口厚度、活套高度和张应力的输出值变化量； 和 ，分别为轧机辊缝、轧辊圆周速度和活套电机转速的设定值变化量；为转矩常数。
通过对AGC-LP控制系统进行综合设计提出的新的活套控制方式。它与传统的控制方式方式相比，能有效地消除AGC系统与活套系统间的相互作用，从而稳定生产和提高产品质量。
3 活套升套过程软接触技术的实现
当活套角度上升到设定角度以前就切换到电流控制方式，进入套高闭环，这时动态速降正在逐渐恢复，但是套高闭环在套角上升到设定角度之前一直让上游机架加速，从而依然维持着较大套量，同时活套在电流方式下给出与设定角度相对应的工作电流，活套电磁力矩变小，活套臂上升趋势变缓，活套摆动动量变小，从而避免了活套与带钢接触时活套撞击带钢，实现了活套升套与带钢的软接触。在实际生产中应用该项技术，明显的改善了带钢头部的质量，充分证明这一技术是可行的。
4 结语
本文通过在精轧机组技术改造过程中的摸索和嘗试，为解决这些问题提出了一些新的具有良好控制效果的控制方法，进行精轧机组数字化改造项目中，通过现场调试总结出来的一些符合现场实际情况并且明显取得控制效果的控制策略。投产以来的生产实践证明了这些控制策略是有效的，取得了很大的经济效益，系统运行稳定，很少出现故障。
参考文献：
[1]童朝南，冶金生产过程计算机控制，北京：冶金工业出版社，1996.
[2]唐谋风，现代带钢热连轧的自动化，北京：冶金工业出版社，1995.
[3]孙一康，带钢热连轧数学模型基础，北京：机械工业出版社，1979.
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