厚度计AGC应用中存在的问题及对策

　　厚度精度是冷轧产品质量控制的主要指标之一,而辊缝中的轧件厚度至今尚无法实现实时测量,通过轧制力和辊缝间接测量厚度的厚度计AGC依然是冷轧产品厚度控制的重要手段[1]·厚度计AGC以轧机作为“测厚仪”,根据轧机弹跳方程计算出口厚度,由于其工作原理和控制方式上的缺陷,在应用中必然会存在一些问题·

　　1　厚度计AGC基本原理

　　厚度自动控制最基本的原理是轧制时的弹塑性曲线,带钢的实际轧出厚度h、实际辊缝S和实际轧制力P之间的关系如弹跳方程所示:

式中:P0为预压靠轧制力;M为轧机刚度系数·

　　厚度计AGC利用辊缝和轧制力增量信号,依据轧机弹跳方程估计厚度偏差,然后综合考虑轧机压下效率,最终对辊缝进行相应调节以消除厚度偏差[1-2]·在厚度计AGC开始投入时,对辊缝S和轧制力P采样一段时间并取平均值,得到锁定辊缝SL和锁定轧制力PL,从而可以计算出锁定厚度hL·根据弹跳方程,其厚度偏差为

　　2　轧辊偏心的影响

　　轧辊偏心是由于轧辊形状或者轧辊轴承形状不规则引起的一种高频干扰,将直接使带钢出口厚度发生周期性变化,并且会导致厚度计AGC系统产生错误的辊缝调节量,放大出口厚度偏差[3-6]·如图1所示,轧辊偏心导致实际辊缝增大e,轧机弹性曲线由AC变为BD,轧件塑性曲线AB保持不变·由于辊缝的变化使轧制力减小ΔP,并最终导致出口厚度增大Δhe·图2为现场实测的轧辊偏心对出口厚度的影响曲线·从图中可以看出,入口厚度偏差较小,由于轧辊偏心的影响,轧制后出口厚度偏差被放大,出现了周期性的波动·对于控制系统来说,用来检测轧辊位置的位移传感器由于安装位置的原因,不能反映轧辊偏心对辊缝的影响,而压力传感器能够检测到轧制力变化·从而导致控制系统认为图1中轧机弹性曲线AC保持不变,而轧件塑性曲线由AB变为CD,从而计算得到出口厚度减小ΔhGM,最终产生一个错误的辊缝调节量·为了提高带钢厚度精度,必须要消除轧辊偏心的影响·

　　在这里,采用一种轧制力偏心滤波方法,既能够滤掉轧辊偏心造成的干扰信号,又能够保留辊缝调节等有用信号·通过主电机上安装的光电编码器,可以计算出支撑辊旋转一周发出的脉冲数N,把支撑辊一周平均分为J个单元,则轧制过程中每个单元对应的脉冲数为N/J,对每个单元的轧制力采样平均·开辟一个长度为J+1的移位寄存器P(0),P(1),…,P(i),…,P(J),当一个单元的轧制力平均值计算结束之后,把寄存器中原有的值顺次前移,并把新取得的轧制力平均值寄存到P(J)·这样,P(0)和P(J)对应的就是同一单元在支撑辊旋转两周分别采得的轧制力平均值,它们的差值即为辊缝调节等带来的轧制力变化·