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本文以某600mm中宽带热连轧厂的自动控制系统为研究背景,重点研究了精轧机组的活套控制系统。主要研究内容和取得成果如下:
1)分析了带钢热连轧过程和活套套量以及带钢张力产生机理,研究了活套高度张力控制基本原理和控制系统的组成,以及活套套量和张力控制力矩的计算方法,为研究活套高度张力控制奠定了基础。
2)给出了带钢热连轧活套系统的主要控制策略。主要有:活套高度闭环调节附加速度的串调,轧机动态速降的预补偿策略,主机速度自适应设定,活套起套“软接触”控制和落套尾部补偿技术。
3)介绍了某厂600mm热连轧的生产流程、主要设备参数和测量仪表。根据自动控制所要完成的功能,给出了其自动控制系统的解决方案。主要包括:PLC系统CPU的选择,主要输入输出模板的配置,操作员站的硬件配置,PLC系统与远程I/O和人机界面的通信方案。
4)基于西门子公司的SIMATIC工业软件家族中的STEP7PLC控制程序开发平台,完成了精轧区PLC系统控制程序的开发。
5)活套高度-张力控制系统是一个典型的双输入双输出多变量控制系统,为了消除活套高度和张力之间的相互干扰作用,根据现代频域方法中的特征轨迹-交互控制器设计法,利用MATLAB中的MFD工具箱,设计了活套高度张力多变量控制系统解耦控制器。利用MATLAB中的Simulink工具箱对解耦前后系统进行了仿真研究,结果表明:解耦后系统控制性能有显著提高。