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本文以某1450mm酸洗冷连轧机组自动控制系统的研发项目为背景,建立了板形预设定控制模型与相关补偿模型,给出了以板形调控功效为核心的板形多变量最优闭环反馈与前馈控制模型。以该项目UCM冷轧机为对象,应用弹塑性有限元显式动力算法对带钢冷轧过程进行了数值模拟,本文主要的研究内容如下:(1)建立了以带钢平直度、凸度综合控制以及满足后续加工要求为原则的板形目标曲线设定模型。根据带材的失稳判据建立了基本板形目标曲线,基于实际生产状况,制定了轧制过程中卷取形状、边部减薄、带钢横向温差、板形调节机构手动调节等影响的板形目标曲线修正补偿模型。根据来料情况和轧机状态计算目标辊缝凸度和实际辊缝凸度,结合板形调节手段对辊缝的影响函数,计算板形调节机构的设定值。(2)根据UCM轧机板形调节机构的特点,制定了调节机构消除板形偏差接力式的控制策略。分析了工作辊弯辊和中间辊弯辊等板形调节机构的调控功效,以板形调控功效系数为基础,基于最小二乘评价函数建立了多变量最优板形闭环控制模型。研究制定了以工作辊弯辊和中间辊弯辊为执行机构来补偿轧制力波动的板形前馈控制策略,并建立了板形前馈控制模型。(3)阐述了有限变形弹塑性有限元法的原理,以冷轧轧制过程为对象,选用生产现场实际轧制工艺参数,制定辊系和带钢网格的数量与分布策略,合理设定轧辊和轧件的材料力学性能参数,给出张力及弯辊力等力能载荷的施加方法,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了带钢冷轧过程三维有限元模型。(4)该有限元模型模拟结果和现场实际生产数据具有较好的拟合度。分别给定不同的工作辊弯辊力和中间辊弯辊力,得到了轧制压力在接触区三维分布和在带钢宽向分布,分析了中间辊弯辊、工作辊弯辊等对轧制压力分布的影响;得到了辊间接触压力分布,分析了板形调节机构对辊间接触压力分布的影响。(5)根据模拟结果得到了不同工况时轧后带钢横向厚度分布,详细分析了板形调节机构对带钢的整体中心板凸度、局部板凸度、边部减薄的影响。得出了各板形调节机构投入时带钢横向厚度改变量的分布曲线,并以此为基础获得了板形调控功效系数曲线,并分析了不同调节量对板形调节机构调控功效系数曲线的影响。本文的研究结果针对板带冷轧机的板形控制,具有较强的实用性,研究成果对板形控制系统的研发和优化具有一定的指导意义。