有關AGC液壓伺服系統壓下開題報告

一、綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義

鋼鐵工業迅速發展的今天，鋼材市場的競爭愈演愈烈。隨着國民經濟的高速發展，科學技術不斷進步，汽車、機械製造、電器和電子行業對板帶材的質量提出了更高的要求。對於板帶鋼來說，如何生產出厚度、寬度、板形、板凸度、平面形狀等指標都符合實際需要的產品是關鍵的技術所在。

在所有的尺寸精度指標中，厚度精度是衡量板材及帶材的最重要的質量指標之一。厚度自動控制(Automatic Gauge Control 簡稱 AGC)是提高帶材厚度精度的重要方法，其目的是獲得帶材縱向厚度的均勻性，從而生產出合格的產品。目前，厚度自動控制已成爲現代化板帶材生產中不可缺少的組成部分。從50年代初步應用到現在，已發展到十分成熟的地步。

板厚控制技術及其理論的發展經歷了由粗到細、由低到高的發展過程。20世紀30年代以前,近代軋製理論處於孕育萌生期。20世紀30～60年代，是軋機的常規自動調整階段。該階段中軋製理論的發展和完善爲板帶軋機的厚度控制奠定了基礎。同時隨着自動調節理論和技術的發展 ,並逐步應用於軋製過程 ,使軋機的控制步入了常規模擬式調節的自動控制階段。20世紀 60～80年代，進入計算機控制階段；60年代中期出現了熱連軋機發展的鼎盛時期；60年代後期，逐步過渡到以計算機設定和微機進行DDC過程控制階段，並將這種控制方式大量應用於冷連軋機；70年代起，液壓厚控技術的應用使板厚控制技術發生了重大變革。20世紀 80年代到現在，板厚控制向着大型化、高速化、連續化的方向發展，成爲板厚技術發展的新階段。這一階段已將板厚控制的全過程溶入計算機網絡控制的自動化級和基礎自動化級[1]。

近年來，國內外在板形和板厚等控制技術方面取得了許多新的進展。國外早在五十年代就開始在電動機械壓下軋機上採用AGC控制技術以提高帶材縱向厚度精度。國外軋機的厚度控制應用於電動機械軋機和液壓軋機、冷軋機和熱軋機、連軋機和單機架軋機[2]。近30年來，國外軋機的裝備水平發展很快。在冷帶軋機上廣發利用液壓壓下、液壓彎輥、厚度自動控制、板形控制和計算機控制等技術，在新技術運用方面均已採用液壓AGC系統與計算機控制相結合的DCS，裝設了測量精度高的三測儀表（測厚、測壓、測張），且裝設了板形檢測裝置。研究開發了秒流量AGC在可逆式冷軋機上的應用，在實際生產中發揮了不可忽視的作用[3]。人工智能(AI)技術已經廣泛應用，包括模糊控制(FZ)、專家系統( ES)和人工神經元網絡(ANN)技術在 AGC系統中的應用,已經取得了巨大成果和經濟效益。採用現代控制方法(如多變量控制、最優控制、自適應控制、預測控制等)和智能控制方法(如模糊控制、專家系統、神經網絡等)相結合的手段，已成爲板形板厚綜合控制的發展趨勢[4]。我國在這方面的發展也很迅速，如在基礎控制方面、計算機控制、控制算法上取得了很大成績。智能控制等先進控制技術在軋機軋製力控制等方面也有了初步應用，並取得了一定成果。我國自行研製的冷熱板帶軋機的液壓 AGC系統在軋製線上也得到了成功應用[5]。近幾年，許多引進的軋機相繼進行了技術改造，增加液壓壓下系統，並配備計算機控制系統，實現液壓厚度自動控制。液壓進行厚度控制(HGC)大大減少了壓下設備，提高了軋機輥縫的調節速度和精度，促使軋機軋製速度有了大幅度提高而且軋材質量明顯改善。響應速度快，液壓自動增益控制的響應速度比電動自動增益控制快2個數量級以上；調整精度高，過載保護簡單、可靠；可以改變和控制軋機工作機座的當量剛度，簡化了機械結構，機械傳動效益高。開發實用性、高精度自控系統裝備現有的設備，能使我國鋼鐵冷軋設備的控制水平進一步提高[6]。

二、研究的基本內容，擬解決的主要問題

本課題主要研究設計單機架可逆冷軋機上的液壓壓下伺服系統，並研究厚度自動控制原理。厚度自動控制的基本方式是通過測厚儀或者其他傳感器對帶鋼的實際軋出厚度進行連續測量，根據實測值與給定值相比較得到的偏差信號，藉助各種測量裝置調整壓下量、張力或壓下速度，將軋機出口厚度控制在允許的偏差範圍內。

爲了消除各種原因造成的厚差 ,運用軋製時的彈塑性曲線 ,可採用各種不同的厚度調節方案和措施。(1)調壓下。調壓下是厚度控制最主要的方式，常用來消除由於軋件和工藝方面的原因影響軋製壓力而造成的厚度差，調壓下方法包括反饋式、厚度計式、前饋式、秒流量法液壓式等厚度自動控制系統，廣泛應用於熱連軋、冷連軋的頭幾機架、單機架冷軋機上。(2)調張力。調張力即利用前後張力的變化來改變軋件塑性變形線的斜率以控制厚度。

(3)調軋製速度。軋製速度的變化影響到張力、溫度和摩擦係數等因素的變化 ,故可通過調速來調張力和溫度，從而改變厚度[7]。

可逆冷軋機的厚度控制是一個位置隨動系統，在軋製過程中能否根據測量的厚差快速控制輥縫準確定位，是一個重要問題。影響冷軋機厚度精度的因素很多，而且這些因素又相互影響着，這就爲通過控制來提高厚控精度造成了很多難點。建立能真實反映被控對象內在本質的數學模型比較複雜，而數學模型卻是設計控制器及獲得最佳控制效果的基礎。對於閉環系統而言，系統設定值的精度難以保證，從而也限制了AGC的控制精度。影響出口厚度波動的因素很多。測厚儀的安裝位置，導致了檢測到的出口厚度在反饋控制上的滯後。當前，厚度控制系統的控制難點除了以上幾個方面的原因外，還有其他方面的因素限制了控制精度的'提高，如軋機的製造水平、測量技術的發展等，特別是在老軋機上進行設備改造時，這些影響因素更加明顯。

目前，關於液壓 AGC系統的研究主要集中在液壓AGC系統建模和液壓AGC系統的動態特性分析兩方面。本課題要求設計完成液壓壓下伺服系統，在此基礎上還要爲系統建立數學模型，並進行計算機仿真來分析研究其動態特性。

三、研究步驟、方法及措施

拿到設計說明書後，我們首先要對題目進行分析，知道自己所需要研究的內容和解決的問題。接下來我們要按一定的步驟來完成我們的目標。蒐集與題目相關的資料，瞭解前人做過的工作及與課題相關的資訊。儘可能多的瞭解可逆冷軋機液壓壓下的原理和設計計算方法。然後，我們要充分利用已有的參考圖紙和網絡資源，直觀的掌握可逆冷軋機液壓壓下的結構，研究液壓壓下動作實現過程，明白這些功能的實現途徑。再次，對於可逆冷軋機液壓壓下的各個參數的計算方法要理解，明白計算的參數目的，並最後校覈。最後，要邊畫草圖，邊理解修正，直到最後完全掌握設計的題目，完成最後

圖紙和說明書。具體設計流程及內容：

（1）明確設計要求：理解主機的工藝目的及結構佈局，綜合多方面的信息綜合列出各個要求。

（2）擬定控制方案，繪製原理方塊圖。

（3）靜態設計：確定動力元件參數，選擇系統組成元件。

（4）動態設計：確定系統組成元件動態特性，計算系統的穩定性、快速性和準確性。

（5）校驗系統的動靜態品質，如需要進行系統校正。

（6）繪製正式工作圖，編制技術文件。

四、主要參考文獻

1 孫蕾,王焱. AGC控制技術的發展過程及趨勢[J].濟南大學學報.2007,21(3):222-224

2 馮開林.冷帶軋機液壓AGC系統的研究[J].河北秦皇島.燕山大學工學碩士學位論文.1993,1

3 張勇強.秒流量AGC在可逆式冷軋機上的應用[J].軋鋼.1996,(3):16-20

4 王莉,陳緬仁,孫一康.基於PID神經元網絡的冷連軋板形板厚多變量綜合控制[J].冶金自動化.2002,(2):15

5 朱培燕. AGC控制技術及其發展趨勢[J].樑中華遼寧科技學院學報.2006,8(1):20-21

6 韓宗剛.冷帶軋機秒流量液壓厚控系統設計及實驗研究[J].河北秦皇島.燕山大學工學碩士學位論文. 2006,1

7 賀峻,王豔麗.單機架可逆式冷軋機AGC系統[J].鋼鐵研究.2000,(5): 32-33

五、指導教師意見

指導教師簽字：

年 月 日

六、系級教學單位審覈意見：

審查結果： □ 通過□ 完善後通過□ 未通過

負責人簽字：

年 月 日