反馈自动厚度控制

反馈自动厚度控制（精选7篇）

反馈自动厚度控制 第1篇

在可逆冷轧机的实际生产过程中, 影响轧机轧制厚度波动的原因主要有3个方面:原料自身的原因、轧机本身的原因、自动化系统的性能。原料的厚度变化、硬度等的变化, 轧机设备的加工能力、刚度特性、运行精度、灵敏度等因素, 自动化系统的控制策略、检测精度、响应特性等都会影响辊缝、张力、速度等参数的变化。冷轧带卷的厚度偏差是微米级的, 如果在轧制过程中不能及时调整解决, 就会影响产品的厚度精度。因此, 需要采用自动厚度控制系统 (AGC) , 其原理如图1所示。

根据自动厚度控制的基本方法, AGC分为以下几类:压力P-AGC、监控AGC、前馈AGC、张力AGC、流量AGC。按照自动控制原理, 压力P-AGC、监控AGC、张力AGC属于反馈控制型厚度控制方法;前馈AGC、流量AGC属于前馈预控型厚度控制方法。

1 压力P-AGC控制系统

压力P-AGC是通过测量某时刻的轧制压力P和空载辊缝S0, 利用弹跳方程计算出此刻的轧制厚度hGM作为系统反馈值, 利用其与设定厚度hL的差值Δh实现厚度闭环自动控制, 调节辊缝实现稳定的反馈控制, 提高产品厚度精度。计算公式:

式中, M为轧机刚度系数;Q为轧件塑性系数;Δh为出口厚度偏差值。Δh=hGM-hL, hGM为通过轧制力计算出的实际轧制厚度, ;hL为机架出口设定厚度值。

对控制辊缝的位置闭环系统来说, 对给定调节信号必须设置记忆功能。

2 监控AGC控制系统

监控AGC是根据安装在轧机出口侧的测厚仪直接测量的轧出带钢实际厚度或厚度偏差, 调节压下辊缝进行修正, 使出口厚度达到目标值, 控制原理如图2所示。计算公式:

式中, M为轧机刚度系数;Q为轧件塑性系数;Δh为出口厚度偏差值。Δh=h-hL, h为测厚仪测得的轧出厚度;hL为设定的目标厚度。

监控的控制周期t应根据轧出带钢速度υ选取, 即:t=L1/v

式中, t为滞后时间;L1为轧机到机后测厚仪的距离;v为带钢轧出速度。

厚度波动需要一定的时间才能检测出来, 有一定的时间滞后, 故监控AGC控制系统很难实现稳定的控制, 因此, 需要在控制系统中引入SimithAGC。

3 前馈AGC控制系统

前馈AGC根据轧机入口侧测厚仪测得的入口厚度偏差ΔH, 适当延时后, 当测量点到达轧机时, 前馈控制液压压下, 对来料偏差进行校正, 以消除入口厚度变化对轧出厚度的影响, 控制原理如图3所示。延时时间是根据入口侧测速脉冲编码器的速度信号确定的, 需要延迟的时间t=L/v。计算公式:

式中, Q为轧件塑性系数;M为轧机刚度系数;H0为设定原料厚度;H为实际原料厚度。

前馈AGC是根据带钢在轧制之前所测得的厚度偏差来预先调节轧机压下, 属于开环预控系统, 所以该系统一般与其他方式的AGC系统结合使用。

4 张力AGC

在轧制极薄带材时, 由于压下量很小, 调节压下来改变厚度的方式效果较差, 且易发生断带, 通过调节张力来改变厚度的方式更为有效。其原理是通过改变机架间带钢所受张力的大小来实现厚度控制。张力改变的计算公式:

式中, Q为轧件塑性系数;M为轧机刚度系数;P为轧制力;T为带钢张力;H为带钢的实际厚度。

这种控制方法需要特别注意张力的变化不能太大, 以免引起轧制过程不稳定。在带钢较厚或压下率较大时, 张力调节一般要与轧制力调节配合使用, 厚度变化大时调节压下, 厚度变化较小或考虑板型时, 则用张力AGC来实现厚度上的微调。

5 流量AGC

流量AGC采用轧制过程中金属流量相等原理, 基本数学模型是秒体积流量恒定方程, 即单位时间流入机架入口和流出机架出口的轧件体积相等, 由于入口带宽等于出口带宽, 可得:

式中, vH为带钢入口速度;H为带钢入口厚度;vh为带钢出口速度;h为带钢出口厚度。

可见, 只要能直接检测机架入口、出口的带材速度和入口的带材厚度, 即可间接测得机架出口厚度。

流量AGC的优点是可准确检测出由入口厚度波动引起的出口厚度变化, 进而得到良好的控制效果。但对于其它轧件方面的原因 (如轧件塑性或硬度) 引起的出口厚度变化却不能通过秒流量方程检测, 否则将可能导致系统振荡。因此, 流量AGC的应用是有局限性的, 应与其它形式的AGC配合使用。

一般说来, 生产厚带钢时宜采用前馈AGC, 并与监控AGC系统相配合;生产薄带钢时, 靠调辊缝改变厚度不太有效, 应采用张力AGC系统。为了进一步提高整个控制系统的精度, 可采用精度更高的流量AGC系统, 它可控制带钢厚度偏差达到成品厚度的1% (几微米) 以内。

6 结语

为了进一步完善AGC系统的功能, 解决AGC系统难以实施有效厚度控制的不足, 可将智能技术引入到了AGC控制系统中, 采用各种补偿方法, 包括流量补偿、加减速补偿、张力补偿、支承辊偏心补偿、轧机常数补偿、自动硬度补偿、惯量补偿、尾部补偿等。智能技术和AGC系统的充分结合, 可以解决轧制过程模型的不确定性和系统的不确定性等问题, 优化生产过程, 对进一步提高带钢的厚度控制起着重要作用。

AGC技术发展很快, 随着现代自动控制理论与科学技术的发展, 尤其是计算机技术的发展, 新的厚度自动化控制技术和AGC控制系统, 新型轧机, 新工艺多种联合生产线, 以及新的检测技术和装置不断涌现。各种AGC系统已成功应用于各种轧机。现代计算机技术的迅猛发展为控制理论的深入运用提供了更为宽阔的空间。以计算机化AGC系统为核心的高新技术的应用, 使冷轧板的尺寸精度控制水平得到了飞速提高。

参考文献

[1]朱培燕, 等.AGC控制技术及其发展趋势[J].辽宁科技学院学报, 2006, 8 (1)

中厚板自动厚度控制系统分析 第2篇

厚度控制系统结构, 有模拟式厚度控制系统、数字式逻辑线路厚度控制系统及计算机控制厚度控制系统。模拟式厚度控制系统由运算放大器执行运算, 这种厚度控制系统误差较大, 精度较差, 因而数字式逻辑线路厚度控制系统应用得更为广泛, 而现在计算机控制的厚度控制系统则应用得最为普遍。

一、自动厚度控制概述

在使用测厚仪时应注意以下几点:第一, 中心装置需预热一定时间 (约0.5 h) , 方可运行测量和控制装置。第二, 在测头内无被测物时, 对每个射源按一定顺序进行校正 (每个班都必须进行) , 直到偏差指示器为零。第三, 根据测量原理, 当被测带材材质改变时, 就需要用校准样品重新进行标定。多品种生产时, 可事先按不同材质作出标定曲线, 定出读数值与实际值的偏差, 以供操作时参考, 必要时还要对带材测量点进行 (用千分尺或千分表) 校正。第四, 对射线的防护是一个必须予以重视的问题。射线从射源盒上方窗口射出后呈一束约85o的射线锥, 可用专门的测量仪表测出射源附近各操作点的射线的剂量。为了做到安全生产, 除设置一些防护罩 (用铅橡胶或铅玻璃) 外, 操作人员的身体各部分不要进入射线超过安全允许剂量的区域, 并且在停轧、穿带和上卷时必须关闭射源。一般控制装置都布置在轧机两侧的进出口旁, 这给操作者增加了接受计量的可能性。把控制装置布置在主操作台的两侧, 既保证了人身的安全, 又方便了操作。

二、中厚板自动厚度控制系统的组成部分

板形测量仪分为接触式和非接触式两种。在冷带轧机上多采用多段测量辊形式的接触式板形测量仪。多段测量辊式板形测量仪, 包括板形测量辊、信号处理装置、带材应力分布及板形曲线显示器。一般的多段板形测量辊是由张力测量辊作成的宽度大约50 mm的若干圆环连接而成的。每个圆环内装有4个互为90o的磁压力传感器。轧制时, 测量辊与带材一起运行, 在带材张力的作用下, 发出电磁信号, 信号的强弱反映了带材辊面张力的大小。将电磁信号处理后可以得出各圆环的应力和应力偏差值。各段圆环应力偏差值组合反映了带材在宽度方向上应力分布不均匀, 同样也反映了带材宽度方向上变形的不均匀。

三、中厚板自动厚度控制系统的关键技术与实现

1. 测厚仪。

测厚仪用来测量轧制前后带材的厚度, 并以电信号的形式输出。该电信号输给显示器和自动厚度控制系统, 以实现对带材的自动厚度控制。辊轧机使用的测厚仪分为接触式和非接触式两大类。

带材厚度的测量, 首先是使用接触式测回仪进行直接的测量。早期的接触式测厚仪具有结构简单、坚固、造价低廉、操作方便以及不需要材质补偿和安全防护等优点, 但是测头的发热和磨损、带材的振动都会给测量精度带来影响, 致使测量精度低, 另外也容易造成带材表面划痕, 当被测带材速度大于10 m/s、厚度小于0.1 mm, 这种测厚仪便不能使用, 所以老式的接触式测厚仪逐渐被非接触式测厚仪取而代之。放射性同位素测厚仪的优点是:具有较高的测量精度;被测带材的温度、应力表面状况等因素对测量结果影响很小;可以进行连续测量, 并能较快地得出测量结果。但也存在着缺点:如, 需注意防护, 被测材料材质的变化会导致测量结果的变化等。

2. 脉冲测速仪。

利用脉冲测速仪可以准确地测量出单位时间轧机出口和人口带材的长度, 根据质量流控制原理, 由入口侧带材的厚度便可以计算出轧机出口侧带材的厚度。

脉冲测速仪的传感器测速轮每转动一周, 可以发出2 000个脉冲信号, 再加上线路上的倍增插件板 (4倍) , 故每转一周可发出8 000个脉冲信号。

脉冲测速仪装在入口、出口侧导向辊支架的传动侧。当共进行测量时, 测量轮压在带材中间, 导向辊为轮子提供下支撑点, 以防带材划伤, 同时测出入口和出口带材的长度, 当不使用时, 整个装置抬起, 并转向后部。因为设有断带保护, 如果在轧制时发生断带, 测速装置能迅速自动抬起。测速轮在带材表面会发生打滑观象, 也会磨损, 但是测速仪系统有故障自检器, 可以判断有无打滑和磨损, 测速轮在带材上的压力是可调的。

测厚仪和脉冲测速仪是带材厚度控制系统的检测元件。厚度控制的计算是以测厚仪和测速仪测得的数据为基础的。厚度的自动控制装置在此基础上进行。

3. AGC计算机。

反馈自动厚度控制 第3篇

随着近年来轧机传动技术及检测技术的完善与精度的提高, 自动厚度控制技术得到了长足进步, 如西门子基于秒流量原理开发了相当成熟的自动厚度控制技术, 可使带钢全长的厚度精度控制在±0.5%的范围内, 为连轧机组的板带高精度厚度控制的实现创造了条件。

1 自动厚度控制功能概述

宝钢五冷轧连轧机组的自动厚度控制系统 (AGC) 采用了2个不同的秒流量控制原理, 即常规秒流量和先进秒流量控制原理, 2个原理均可以实现并能够按需要切换。使用先进秒流量原理对补偿辊缝引起的误差和材料硬度的偏差时特别有效。使用常规秒流量原理的控制效率相对较低, 但对入口段纯机械结构, 以及无高扭曲阻抗等设备还是具有一定效果的。宝钢五冷轧连轧机自动厚度控制系统包括以下内容:

1.1 先进秒流量控制

先进秒流量控制系统扩大了秒流量原理的速度控制范围, 将入口张紧辊作为0#机架, 在入口段产生附加控制功能如下: (1) 通过液压辊缝控制进行入口张紧辊与1#机架之间的张力控制; (2) 对1#机架的辊缝和入口张紧辊的速度进行控制, 实现前馈控制; (3) 速度和辊缝矫正的秒流量控制; (4) 通过入口张紧辊的脉冲计数器和1#机架后的激光速度计进行秒流量预计算; (5) 前馈控制 (速度计数控制) 作用在2#机架辊缝控制1#机架和入口张紧辊速度对硬度偏差控制进行补偿。

1.2 常规秒流量控制

常规秒流量控制系统通过前馈控制和反馈控制作用于1#机架的液压辊缝, 通过1#机架出口张力来控制入口速度。通过作用于入口张紧辊的张力控制系统来调节入口处张力, 入口张紧辊的扭矩与带钢厚度偏差匹配适应。具体有下列特点: (1) 前馈控制作用于1#机架辊缝控制和入口张紧辊的扭矩控制; (2) 反馈控制作用于1#机架辊缝控制和入口张紧辊的扭矩; (3) 前馈控制 (速度计数控制) 作用在2#机架辊缝控制1#机架和入口张紧辊速度对硬度偏差控制进行补偿。

除上述2种主要控制方式外, 还包括:可选厚度控制模式 (在最后2个机架和张力卷取机的扭矩控制模式包括:变形模式A、张力限定模式B及表面质量模式C) ;各种补偿功能模式 (用于优化控制器的性能) 。

2 秒流量控制的原理和特点

秒流量控制的原理是基于在机组运行的任何时候来料的量和离开辊缝的量是相同的。根据带钢横截面和带钢速度计算进口和出口的材料量, 带钢宽度在机架两侧是相同的, 可以忽略, 用下列公式表示:

V1h1==Vnhn

如果考虑厚度误差, 则:

V1 (h1+Δh1) =Vn (hn+Δhn)

上述公式说明通过机架之间的速度关系可以控制每个机架入口的变形量。各机架和入口张紧辊的初始速度由精确的速度控制确定, 并通过电机转速来控制轧制速度。带钢自身速度来自于被轧制材料的滑动速度。在参考设定值中将机架前滑作为一个附加修正系数, 此前滑系数取决于轧制速度, 根据以往的经验, 前滑变化因轧制效率影响主要发生在低速情况下 (约200 m/min) 。因此对正常轧制条件的前滑系数适用于一个低速范围的简单模式, 主要取决于速度和轧制力。

辊缝的任何变化和任意的厚度偏差将改变机架之间的张力, 为将张力保持在允许的范围内, 机架之间配备了张力控制器。张力偏差值转化为辊缝修正值叠加到下一机架的辊缝控制中。

秒流量控制原理在恒速时的应用是, 在入口段和各机架之间, 来料厚度的偏差值将相对于有关联机架的带钢厚度的减少而减小。因此, 1#机架的厚度控制特别重要, 为了得到1#机架之后的恒定条件, 必须得到最终的允许偏差值。1#机架之后的剩余厚度偏差将通过速度计数器反馈到1#机架和入口段来优化, 2#机架之后将以恒定的速度得到恒定的厚度, 后续机架以固定的速度关系减少厚度。

上述功能是自动厚度控制中秒流量控制原理的主要特点, 常规秒流量和先进秒流量的区别在于1#机架和入口张紧辊的控制方面。

3 先进秒流量控制系统

3.1 先进秒流量原理

西门子开发的先进秒流量控制原理通过速度控制回路参与入口段速度控制, 入口张紧辊传动和轧机传动两者精度高且响应速度快。液压辊缝控制的高动态特性将用于快速辊缝调节, 以补偿来料厚度偏差。

先进秒流量控制理念是将恒体积原理运用到入口张紧辊, 将张紧辊作为0#机架。入口速度测量值作为入口张紧辊闭环控制的实际值, 因而在入口机架测得的厚度偏差能够通过调节入口张紧辊速度和辊缝来补偿。这就不再需要精确的辊缝计算, 因为入口张力控制器自动设定修正辊缝值以保持带钢张力恒定。

由于机架之前保持恒定的秒流量, 出口厚度就与带钢速度成固定的比例关系。因此, 自动速度控制回路操作越精确, 出口厚度偏差就越小。通过高精度的数字闭环控制, 入口速度和轧机速度之间的关系将根据测得的厚度偏差值修正。

带钢速度控制基于相关的传动马达速度控制, 这种方法必须考虑带钢的打滑。在正常轧制条件下前滑量基本保持恒定, 采用前馈控制补偿过的前滑变化产生的实际偏差将更小。机架的前滑作为附加的修正系数设定在参考设定值中。

基本的先进秒流量控制可以通过反馈控制和前馈控制回路实现。

3.2 先进秒流量控制的特点

(1) 在穿带结束后自动得到机架正确的辊缝位置。

(2) 根据秒流量控制理念, 直接通过前馈控制获得1#机架的入口厚度偏差, 通过机架的入口测厚仪跟踪测量厚度, 当厚度偏差进入辊缝时, 通过修正入口张紧辊速度和1#机架的辊缝从而保持轧机张力恒定。其原理如图1所示。

(3) 通过直接张力控制对下列可能出现的干扰提供了自动补偿, 包括:材料硬度、轧机弹调常数、轧机机架磁滞、辊子弯曲、应用铝锡合金轴承的油膜、机械设备的摩擦 (液压缸等) 。

(4) 液压辊缝控制器的更快张力控制功能优化了动态厚度测量。在每个前馈控制中根据秒流量公式、由厚度误差导出的辊缝控制信号、机架系数和材料硬度等参数来计算速度矫正信号。当厚度误差进入相关辊缝时, 上述矫正系数同时应用到后面的机架控制及张紧辊速度控制中, 由张力控制器修正辊缝错误计算引起的结果张力误差 (张力控制器作用在恒定张力修复的机架上) 。这样由张力控制器精确设定满足秒流量条件必要的实际辊缝值, 这个方法也确保了张力控制器的快速响应, 这是因为它仅仅需要对前馈辊缝计算的误差进行修正。

3.3 先进秒流量控制的1#机架入口速度偏差值计算

3.3.1 1#机架前馈控制

前馈控制能够在1#机架处通过高性能控制器即时矫正厚度偏差。由h0测厚仪测量入口厚度偏差△h0, 将数据存储到存储缓冲器中并传送到1#机架的辊缝控制单元, 然后将厚度偏差转换为合适的速度修正值并运用到1#机架前的张紧辊控制中。以下为导出公式 (1) :

上述公式中ΔV0Δh0结果忽略不计, 则可得到最终公式 (2) :

式中, h0为入口厚度实际值;h0*为入口厚度参考值;Δh0为入口厚度偏差值;V0为入口带钢速度实际值;V0*为入口带钢速度参考值;ΔV0为入口带钢速度偏差值。

3.3.2 1#机架反馈控制

反馈控制负责1#机架长期厚度修正, 1#机架后面的剩余厚度偏差由h1测厚仪测量并统计分析以建立平均厚度偏差值, 通过此平均厚度偏差值转换为对应的速度修正值并反馈于张紧辊控制, 则可得到最终公式 (3) :

式中, h1*为1#机架后的厚度参考值;Δh1为1#机架后的厚度偏差值;V0*为入口带钢速度参考值;ΔV0为入口带钢速度偏差值。

需要说明的是, 其余机架的厚度控制模式采用的是常规秒流量控制原理。

4 结语

机组投入运行后的实际运行结果表明:西门子基于秒流量原理开发的自动厚度控制系统完全符合轧机机组的控制要求, 系统运行稳定, 有效提高了带钢成品厚度的精度及带钢质量。

摘要：以宝山钢铁股份有限公司五冷轧酸洗联合轧机机组为例, 介绍了西门子基于秒流量原理开发的自动厚度控制系统。实践证明, 这种控制方式有效地提高了带钢成品厚度的精度及带钢质量。

关键词：轧机机架,秒流量控制,前馈控制,反馈控制

参考文献

[1]王小平.冷轧自动厚度控制优化[J].包钢科技, 2011 (5)

反馈自动厚度控制 第4篇

关键词：中厚板轧机,液压自动厚度控制系统,故障处理

1. 故障现象

太钢集团临汾钢铁有限公司中板厂精轧机的自动厚度控制系统 (AGC) 采用电液组合压下技术 (图1) 。电动压下 (APC) 设定压下开口度, 液压AGC (HAGC) 控制厚度精度, 两者配合实现中厚板轧机压下大行程条件下, 快速、高效压下与高精度厚度控制。液压AGC使用液压伺服系统做为执行机构。中厚板轧机轧制过程中, 液压伺服系统进出口部位液压连接软管强烈振动并发出较大声响, 影响生产。

2. 故障分析

在轧钢过程中, 钢坯从加热炉出钢后开始进行位置跟踪, 液压AGC根据钢坯的长、宽、厚、钢号、出炉温度等信息及温降模型、钢坯物理特性、轧制速度等诸多因素, 计算出当前轧制厚度补偿量。该补偿量最终通过液压伺服系统控制伺服阀, 调整油缸位置实现。

压力传感器反馈数据显示, 轧机从轧件咬钢到抛钢这一过程中, 液压伺服系统部位压力波动过大、过频。据此判断是液压伺服系统频繁调节导致伺服阀进出油频繁, 引起液压管路振动。液压伺服系统在整个轧制周期中起着关键作用, 其控制精度和调节频率达到相对稳定的区域, 才能保证中板产品质量。

从伺服阀频率特性 (图2) 可以看出, 伺服阀是一阶惯性环节, 传递函数为1/ (TsS+1) , 其频率响应为70Hz, 惯性时间常数Ts=1/2πf=1/ (2π70) =0.00227s。油缸为一阶惯性环节加积分环节, 传递函数为1/[S (TsS+1) ], 其频率响应为20Hz (油缸参数) , 惯性时间常数Tc=1/2πf=1/ (2π20) =0.00796s, 油缸响应速度为30mm/s (设计参数) 。控制器为纯比例环节, Kp=2.00 (设计参数) 。由此得出液压AGC的闭环传递函数如图3所示。

3. 故障处理

微调液压AGC的比例系数, 使控制精度和调节频率达到一个新的平衡。在控制程序中将液压AGC的比例系数由2.0调整到1.8, 比例系数微调后, 动态特性曲线显著改善 (图4) , 对伺服阀响应时间的影响几乎可忽略不计, 但超调量有所下降。实际轧钢作业中, 液压管路异常振动基本消除, 同时也保证产品轧制精度。

参考文献

反馈自动厚度控制 第5篇

1) 来自轧件的因素, 它既包括坯料本体的温度不均、几何尺寸 (厚度、宽度) 不均以及化学成分的偏析等, 也包括轧制过程中轧件参数的次生不均匀变化。2) 来自轧机的因素, 包括轧辊偏心、热膨胀和磨损, 油膜轴承厚度变化, 以及轧机刚度的变动等。3) 轧制工艺参数, 如带钢张力, 轧速以及轧制润滑条件等的变化。4) 与操作、控制有关的因素, 如人工压下干预、计算机设定模型误差、轧制工艺参数检测误差、AGC系统的过调等。

2 AGC系统概述

2.1 功能分类

AGC按功能可分为GM-AGC (轧制力AGC) 、KFF-AGC (硬度前馈AGC) 和MN-AGC (监控AGC) 。其中GM-AGC采用头部锁定值还是过程计算机设定值作为厚度基准可分为相对AGC或绝对AGC, 一般以绝对AGC为主。

2.2 功能介绍

1) GM-AGC (轧制力AGC) :利用弹跳方程间接测量钢板厚度作为实测厚度进行反馈控制, 这是AGC系统中基本的控制功能。2) KFF-AGC (硬度前馈AGC) :将上游机架的实测轧制力所获得的硬度变化信息用于后面各机架进行前馈控制。3) MN-AGC (监控AGC) :由于弹跳方程的精度不高, 因此需利用末机架后测厚仪信号对厚度的系统偏差进行纠正。

2.3 AGC的算法

1) GM-AGC (轧制力AGC) :基本原理就是弹跳方程, 本质就是轧机产生单位弹跳量所需要的轧制力。有如下公式:

式中, h为轧机出口实际厚度, S0为辊缝预设值, P为实际轧制力, M为轧机刚度值。轧机刚度M在轧机牌坊制作安装完成以后就已经确定, 是一个常值, 无法修改。

假设辊缝预设值为S0, 轧机的刚度为M, 来料厚度为H0, 此时轧制压力为P1, 则实际轧出厚度h1应为:

当来料厚度或温度因某种原因有变化时, 在轧制过程中必然会引起轧制压力和轧出厚度的变化, 如果压力由P1变为P2, 则轧出厚度h2为:

当轧制压力由P1变为P2时, 则轧出厚度的厚度偏差Δh正好等于压力差所引起的弹跳量为:

为了消除此厚度偏差, 可以通过调节液压缸的位置来补偿轧制力变化所引起的轧机弹跳变化量, 此时液压缸所产生的轧辊位置修正量Δx, 应与此弹跳变化量呈正比, 方向相反, 为:

式中, C为变刚度系数。

2) MN-AGC (监控AGC) :轧机出口使用一个X射线测厚仪测量带钢的厚度, 利用偏差反馈来调节精轧机出口厚度, 测量的厚度偏差是积分式的, 其结果用于各机架辊缝控制的辊缝修正值。

公式为:

式中, δS为监控AGC辊缝补偿量, Kp为监控AGC比例系数, Ki为监控AGC积分系数, δh为测厚仪测得厚度偏差。

2.4 AGC功能投入

如下图:

3 AGC补偿功能

1) 负荷补偿。监控AGC调节过程中, 机组各机架负荷情况将会偏离初始分配比例, AGC系统通过增加一个补偿量来修正以末机架的负荷情况作为目标, 根据初始分配比例反推上游机架的负荷基准, 然后比较实测与基准的差值, 将差值传给积分器, 积分值输出补偿辊缝以使负荷比例尽可能维持初始分配比例。2) 轧辊偏心补偿。在带材轧制过程中, 有许多因素会引起轧件厚度偏差, 其中轧辊偏心是影响高精度板带材轧制的重要因素。轧辊偏心尤其是支承辊偏心会对空载辊缝和轧件出口厚度产生周期性的影响, 并影响到板形精度, 故轧辊偏心补偿控制显得尤为重要, 针对轧辊偏心信号具有周期性的特点采用自适应滤波的方式, 通过自学习调整权系数使得输入信号与期望的均方差最小, 达到滤波的目的, 优点是可以实时地滤波, 但是需对要处理的信号的预估计。3) 尾部补偿。当带尾离开上游轧机时, 上游轧机和下游轧机之间的带钢张力消失, 所以带钢厚度将会增加。一般地, 带尾要比带钢本体温度低, 这样也会增加带尾的厚度, AGC其它的功能尝试着调整辊缝, 但是不能很快地来修正带尾厚度偏差。对于这种带尾, 带尾补偿提供了一个开环修正值来帮助调整辊缝, 当F1机架抛钢时补偿F2、F3, 以此类推F5抛钢时补偿F7。补偿值以一定的速度叠加至辊缝输出值, 当出口厚度目标值小于2.75mm时, 通过减少增益系数降低F4~F7尾部补偿值以防止甩尾, 超薄规格时尾部不补偿或反向补偿。4) 活套补偿。AGC调节会造成前滑/后滑的波动, 而机架间板带活套量又会随着前滑/后滑的波动而波动。因此, 活套补偿检测到前滑/后滑的波动后, 需要通过控制轧机的速度来保持机架间板带活套量为常数。5) 弯辊力补偿。弯辊力补偿是由于在AGC工作时, 对于轧制压力将主动造成波动, 此时单从板厚质量来看得到了改善, 但板形质量可能变坏, 为此采用前馈方式计算此影响量, 使AGC的动作与弯辊动作同时, 将可能既保证了厚度, 又保证了板形。6) 油膜轴承厚度补偿。油膜厚度随轧制速度和轧制力的改变而变化, 因此在AGC系统中, 辊缝设置和间接测厚时应考虑轧制速度和轧制力的变化值。油膜厚度是辊缝的动态变量, 油膜厚度的变化可达0.2~0.4mm。它的作用是通过校正AGC的辊缝信号实现补偿。

4 结语

自首钢京唐1580热轧厂2010年3月投产以来, 液压AGC自动厚度控制系统运行一直很稳定, 厚度控制正常。统计结果表明, 成品带钢的厚度精度达到了AGC控制的既定目标, 取得了令人满意的效果。

摘要：在热轧带钢厂中, 精轧的厚度自动控制在整个生产过程中居于十分重要的地位, 控制的好坏直接影响到成品的质量及合格率。为了使成品带钢得到较好的纵向厚度偏差, 在精轧连轧系统采用自动厚度控制 (AGC) 。液压AGC控制系统惯性小、反应快、抗干扰性能好、调节精度高。因此, 现在新上的热连轧生产线普遍采用液压AGC。

反馈自动厚度控制 第6篇

铝箔轧机要轧制出高精度的铝箔产品, 电气控制系统中的自动厚度控制系统起着很重要的作用, 自动厚度控制系统控制精度和反应速度决定板材质量及控制系统的先进与否, 其作用主要为快速消除厚差, 生产高精度的铝箔产品。

2 自动厚度控制系统构成

3 自动厚度控制的3个主要执行控制:是轧制力、轧制速度及开卷张力

卷材的自动厚度控制系统主要由下面3个执行机构主要由

·压上缸

·开卷张力

·轧制速度

增加这几个执行机构中的任何一个都会引起厚度变薄, 相反减少其中任何一个都会引起厚度增加。至于具体厚度变化的量取决于材料的厚度。

4 厚度偏差的构成:由连续厚度偏差, 偶然厚度偏差, 周期性厚度偏差。

4.1 连续厚度偏差产生原因:

·关闭反馈或到达极限

·轧辊变大

·不正确设置

4.2 偶然厚度偏差产生原因:

轧制速度变化

·轧制张力变化

4.3 周期性误差产生的原因:

轧辊偏心

·在卷取机套筒上打底不好

·套筒不圆

5 带材出口厚度测量

测厚仪安装在轧机出口侧, 测量点距离辊缝有一定距离, 厚度控制器是将带材的厚度差反馈给压上控制装置, 并将这一偏差减小到零。利用IRM公司X-RAY测厚仪的X射线测量卷材厚度。

6 控制方式

6.1 自动厚度控制反馈到辊缝控制

利用从索尼磁尺 (位置传感器) 反馈的信号控制工作辊之间的辊缝, 对厚度偏差特别有效的一种方式。操作手会看到较大的轧制力变化, 这是由于控制系统利用位置 (而非轧制力) 来控制工作辊。如果支承辊有些偏心使带材留下印痕, 将被有效控制。

6.2 自动厚度控制反馈到轧制力控制

利用压力传感器的反馈来控制压上缸的压力及工作辊之间的轧制力将会尽量减小任何突发厚度变化而不是彻底消除误差但反馈到轧制力打开时, 操作手会看到一些轧制力变化, 但通常其变化比起辊缝控制中的轧制力变化要小。轧制力必须加到轧辊加载值与操作手给定的预负载基准值相等, 实现轧制力控制。

由于系统控制轧制力, 所以会尽量消除由支撑辊偏心引起的轧制力变化。

6.3 厚度控制反馈到张力控制

将出口厚度的误差转换到开卷机的张力纠正。

·张力控制要比辊缝和轧制力控制慢得多且仅用于很薄的带材轧制, 因为这时轧制力的变化可能会引起断带。如果张力过高-断带, 如果张力过低-起皱, 张力可根据变化的速率收到传动系统响应的限制。

6.4 厚度控制反馈到速度控制

用来对极薄的带材进行厚度控制。增大轧机速度将减小出口带材厚度, 反之, 减小轧机速度将增大出口侧带材厚度。

当轧制速度处于“保持”状态时将不会起效果, 该执行机构更加缓慢所以不能消除任何偶然误差。

7 结论

自动厚度控制投入越早则意味着就有更多的带材到达厚度目标, 也就增加了产量。同时也对下一个道次的尾部控制有所帮助。

根据带材厚度的不同, 厚度误差信号反馈的开始时间也不同:对厚一些的带材, 一旦厚度偏差小于10%则AGC控制立即打开

基于数字反馈的自动增益控制放大器 第7篇

关键词：VCA810,AGC,峰值检测,BUF634

0引言

随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展,自动增益控制电路越来越被人们熟知并且广泛应用到各个领域当中。它是输出限幅装置的一种,是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统,自动增益控制很好地解决了各种技术中存在的信号强度问题。实现自动增益控制的手段有很多,本文介绍了一种基于数字反馈的宽输入范围,高精度的自动增益控制电路。

1 总体设计方案

为了在较宽的输入范围内实现自动增益控制,要考虑输入信号很小时的噪声性能,因此本设计用OPA656作为输入缓冲级,抑制噪声,提高输入信号性噪比。自动增益控制主要通过VCA810与单片机之间的配合来实现。单片机通过AD采样得到输出信号的峰值,从而调整DA的输出电压控制VCA810的增益,实现整个电路自动增益的控制。为了提高电路的整体增益和带负载能力,本设计中用OP37作为主放大器,并用两个BUF634并联提高电路的输出电流。此外,信号的频率通过比较器LM311与单片机的定时器获取,输出信号的峰值容易通过峰值检波电路实现,最后用LCD12864显示相应数据。

2 主要电路的实现

2.1 输入缓冲级

OPA656单位增益 带宽大,低噪声的特性非常适合处理小信号的输入,用OPA656设计电压跟随器,提高输入阻抗和减小输出阻抗,实现阻抗变换。输入端通过电阻网络分压将输入信号衰减,可以防止大信号输入时发生输出信号失真的情况。

2.2 程控放大级

程控放大器的增益可通过改变控制电压进行调整。由于对于不同大小的输入信号要得到同样大的信号输出,那么电路中必须要有增益可变的放大器。VCA810的可变增益范围为 -40d B~40d B,而且是线性变化的,带宽很大,使用起来比较方便。VCA810的控制电压为0~-2V,而单片机的DA输出为正电压,因此还需要将DA输出电压经过反相之后才可以加到VCA810的控制电压输入口。

2.3主放大级与峰值检波

主放大采用精密运放OP37,提高信噪比。OP37的输出之后加入峰值检波电路,用于实时检测放大器信号的输出,从而反馈到单片机控制VCA810的放大倍数。为了防止AD输入的值过大而损坏单片机,可将峰值分压后再进行AD采样。

2.4功率放大级

本设计采用BUF634做功率放大级。BUF634的输出最大电流为250m A,通过两级并联可实现最大500m A的输出电流,足以驱动8Ω负载或喇叭。

2.5噪声检测与频率检测电路

频率检测电路采用了集成比较器芯片LM311,实现将正弦波信号转化为方波信号,通过单片机检测信号上升沿,确定信号的频率。这里的比较器电路采用的是迟滞比较器,这样可以消除零点附近的抖动干扰,提高频率检测精度。

2.6电路整体框图

电路整体框图如图1所示。

3测试方法与测试结果

3.1测试方法

使用函数信号发生器产生输入信号,使用示波器测量输出信号幅度。输入测试信号频率范围为100Hz到10KHz,幅值范围为10m V到5V,输出接8Ω负载。

3.2测试结果

测试结果如表1所示。

从测试结果看,幅度和频率的测量都比较准确,误差较小。当输入信号有效值在10m V~5V、频率在100Hz~10KHz之间变化时,输出信号基本可以保证为2V,误差在±10% 以内,频率的测量误差在±3% 以内。

4 总结