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中厚板轧机二级模型PSC模块的功能设计(五)

—— The design of the L2 PSC model control in heavy plate mill

2017/1/10    来源:e-works    特约撰稿人:岳临萍      
关键字:中厚板轧机  PSC模块  离线优化  
本文着重介绍了中厚板轧机二级控制系统中道次计算模块的功能和组成,对道次计算、预计算以及代码的设计方案进行了分析和说明。
    前言
 
    在上篇己经介绍预计算和再计算的主要功能以及板形控制策略的实现。在轧制期间要求系统执行PSC模型的自学习和继承性的功能。于是剩余的道次轧制表必须要进行再计算。这些计算的模型有温度模型、轧制力模型以及高线优化模型等,本篇主要介绍这几个主要计算模型的设计思路和实现。
 
    1、模型的自适应和继承
 
    PSC模型本质上的因素是它在轧制过程的自学习能力,并且应用这些知识去提高将来模型的预计算的准确性。如果没有这个功能,它不可能达到最小的公差的系统优化要求。
 
    1.1自适应定义
 
    自适应是通过使用轧制过程中的测量数据的行为来动态的更新轧制模型,优化预计算的准确性。
 
    1.2继承定义
 
    继承的意思是指一张钢板的计算会使用原来轧过的同钢种的板的模型自适应结果来进行。钢坯温度的继承只是在炉内道次是重要的。PSC模型相信以前轧过的经验值,对当前钢板完成较好的结果。
 
    2、在线自适应
 
    在线自适应主要来自L2系统的数学模型,主要有以下几种:钢坯温度、温度模型、轧制力模型、轧制扭矩模型、推床对中等。对模型的功能和实现在下面做一些详细的说明。
 
    2.1钢坯温度自适应
 
    PSC模型可以通过加热炉控制系统计算出钢坯的出炉温度,当然模型的预计算功能可能会与实际出现一些偏差。模型的重要任务就是尽可能的减少这个偏差,特别是轧制薄规格钢板时。
    
    出炉后,模型在钢板除鳞后读取高温计的测量温度数据,存储不同的数据:一是高温计的测量温度,二是炉内每个道次的测量值列表,这个列表是每个道次100条记录的容量。 
    
    计算钢坯温度的修正值,会根据所有炉内道次列表中钢坯在炉内的平均时间来确定,根据最近提供钢坯测量值的参考时间来决定计算的时间常数。这个时间常数称为tCRow,这个常数对炉内道次中钢坯的计算起着十分重要的影响。
    
    下一步是使用一个全局时间常数tC,让全部修正根据时间来减少。意思是,修正值的计算是基于一个几乎不衰减的新的参考时间得出,但会随着时间的久远而减少。也就是说修正值的计算要参考近期的轧制钢板的数据来进行,越近期的数据对计算值影响越大,而过去时间较久的数据对计算值的影响越小。这个性能越精确越需要提供一个有效的钢坯温度修正。
 
    最后一步是设置修正值的绝对值还是相对值,一般来说使用绝对修正模式,但也可以切换到相对模式。
 
    2.2温度模型
    
    PSC模型使用的钢板温度模型会有一些小的误差,任何一个温度误差都会对轧制力的预计算产生影响。这严重影响了轧制的质量结果,特别是轧制薄规格钢板的成功性。为了从温度模型来优化预计算,必须要执行一个适合的温度模型。
    
    为了减少表面温度的影响,这个温度要在冷却区域之前预矫直机前面进行测量。并且与在这个位置计算的表面温度和时间进行比较,同时更新温度模型的修正值,对于同一钢种使用相同的增益系数Const.shortInhGainTemp。
    
    2.3轧制力模型
 
    轧制力模型是PSC模型中的一个重要的内容。钢板的厚度和平直度的成功直接取决于轧制力预计算的质量,而且不正确的轧制力计算也会对轧机本身的机械造成损害。在线轧制力的修正有两种方式:一种是道次计算的将来应用优化,另一种是当前道次的轧制优化。
    
    首要的,也是最有力的一种是计算一个无阻尼的轧制力修正系数。通过对测量值和每个负荷道次间计算的轧制力进行比较得出。修正系数计算如下式所示; 
 
中厚板轧机二级模型PSC模块的功能设计(五)
 
    最终所有的负荷道次的轧制数据,和道次平均厚度,会存储到这个钢种的特定的循环缓冲区内,这个缓冲区有1024条录入空间。新的修正曲线分为短期、长期、长久期和永久期期等不同的模式来计算,这几种模式的主要不同是计算修正系数的道次数量不同,如下表说明:

中厚板轧机二级模型PSC模块的功能设计(五)


    以上是轧制力厚度修正系数,在不同的继承方式下的适应结果。
    
    就如上述解释说明的,这些适应只是用于轧制后的,是为了将来要轧制的钢板的优化,但是对于当前正在轧制的钢板不适用。为了提高当前钢板的预计算模型,必须执行一个“道次到道次”的适应过程。这种适应过程,是无阻尼轧制力修正系数通过更新“道次到道次”的修正系数的增益来进行。这个增益一般使用一个基准值Const.shortInhGainForce,这个系数的计算要求轧制力测量数据的准确性,并且这个测量值会影响到PSC模型轧制力的预计算。
    
    在展宽阶段结束时,无阻尼修正系数的平均值会应用到所有将来的道次中。
 
    2.4轧制力扭矩模型
    
    轧制力扭矩模型的自适应是在每个负荷道次之后执行,修正系数按每个钢种来进行存储。同样在展宽阶段结束时,无阻尼修正系数的平均值会应用到所有将来的道次中。
    
    3、推床的控制
    
    推床自适应的目的是为确保轧制输入时钢板好的导向作用。为了得到好的轧制结果,入口推床的位置设定十分重要,最好是非常接近钢板,但同时还不能接触到钢板。一般来讲,钢坯的尺寸和宽度模型是不精确的,钢板的开环控制会出现偏长斜方形,所以PSC模型给出了推床的自适应计算。
    
    在轧制之前钢坯是对中的,系统会比较推床测量的宽度和预计算的钢坯宽度,这两个宽度的不同由推床来进行修正。这个修正用于所有的道次中直到钢坯再次转钢。钢坯再次转钢之后会重新对中,推床测量的宽度与预计算出来的宽度的最大差值就做为推床修正的最终结果。这个修正值在轧制序列结束之后会重置。
    
    当然这要求推床机械装置的完好性,但也会发生钢板对中时接触到推床的事件发生,这种情况下就要求操作工能够手动干预输入一个离线设置。
 
    4、离线优化
 
    L2系统中的模型希望能够通过经验值得到优化,较少的遇到困难和发生错误。如果系统不理想,就会做出选择。模型之间的相互依赖性强,离线道次计算会变的较为困难。
 
    然而一个完善的系统会希望离线工具的使用。首先,对所有的轧制数据进行收集,然后模型参数的化的设置,运用离线工具对数据进行再计算,将这个结果与初始的模型计算结果进行比较,重复这个过程直至功能进行了优化。这就是离线优化的优点,在不影响轧制的情况下对一些可能的困难和错误快速的进行尝试和验证。
 
    5、结束语
 
    PSC道次计算模型在L2系统的控制中起到十分重要的作用,是二级模型控制中的核心模块之一。轧机的厚度和板型控制、轧制表的生成以及轧制期间控制系统的自适应和继承功能都是PSC模型的重点实现,下一篇会介绍优化模型中的零点修正和TM模型策略作为结束。
 
责任编辑:李欢
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