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卷取是轧钢的重要工艺过程,在生产中得到广泛重视。热连轧带钢地下卷取机的控制,是整个热连轧系统的最后一个关键环节,其速度和张力的控制精度将直接影响热轧板卷的产品质量,为了保证卷取控制系统具有良好性能,最关键的是提高卷取速度与张力控制系统的性能。目前,卷取控制系统的控制重点大多集中于卷取机的控制,采用常规PID调节器。由于卷取机系统存在较大的滞后性以及非线性等特征,其精确数学模型很难获得,因此,采用参数固定的常规PID调节器难以达到良好的控制性能指标,寻找一种更好的控制方法来提高控制精度是非常必要的。
本课题在查阅大量国内外相关文献和现场资料的基础上,针对热轧卷取的特点,将迭代学习PID控制系统应用于卷取张力控制系统中。本文的工作要点和所取得的主要成果如下:
1)通过查阅大量文献,掌握了国内外热轧带钢卷取张力控制系统的发展状况,消化吸收了现有的卷取张力控制模型和控制方法。
2)简要介绍了热轧卷取的卷取机理,综述了卷取恒张力控制在热轧当中的必要性并对卷取张力控制系统的各种方法及原理进行了描述。
3)在深入研究带钢热连轧卷取张力控制系统特点和工艺要求基础上,详细论述了系统的组成、系统模型的建立及各环节参数的设计。
4)深入研究迭代学习PID控制相关理论,详细论述了设计迭代学习PID控制器的要点,包括前馈控制确立、遗忘因子选择、PID参数调整等,在详细分析了迭代学习PID的控制机理后,设计了张力控制系统中迭代学习PID张力调节器。
5)利用MATLAB仿真工具,对传统PID控制系统及迭代学习PID控制系统进行了仿真研究,通过对模拟建张过程中扰动作用下的响应进行仿真分析和研究得出,将迭代学习PID控制理论引入到张力控制系统,减少了由于数学模型不精确引起的控制系统控制性能指标的下降,很好的增强系统的抗干扰能力,明显改善了系统的控制性能,使系统具有良好的动静态特性,尤其大大提高了控制系统的鲁棒性。