厚度自動控制AGC好課件

4厚度自動控制——AGC4.1板帶鋼厚度波動的原因及其厚度的變化規(guī)律一、板帶鋼厚度波動的原因

1.

工藝因素：t℃、σ、v、H、σs、f2.設(shè)備因素：軋輥偏心、軋輥的橢圓度、軋輥磨損、軋機剛度、軋輥原始輥縫等。

4厚度自動控制——AGC4.1板帶鋼厚二、軋制過程中厚度變化的基本規(guī)律1.復(fù)習(xí)：（1）彈跳方程：

?軋機彈性曲線（2）軋制壓力P：

?軋件塑性曲線（3）彈塑性曲線——P-h圖二、軋制過程中厚度變化的基本規(guī)律P-h圖的描述：

0點——

工作點，表征該道次在P1作用下，由

H→h1P-h圖的描述：2.軋制過程中厚度變化的基本規(guī)律（1）實際軋出厚度隨輥縫而變化的規(guī)律在其他條件相同的情況下，隨著壓下螺絲設(shè)定位置的改變，So將發(fā)生變化?h，即So↑?h↑2.軋制過程中厚度變化的基本規(guī)律（2）實際軋出厚度隨軋機剛度而變化的規(guī)律軋機的剛度Km隨v、P、B、軋輥的材質(zhì)和凸度、工作輥與支持輥接觸部分的狀況而變化?h，即Km↑?h↓（2）實際軋出厚度隨軋機剛度而變化的（3）實際軋出厚度隨來料厚度H而變化的規(guī)律當來料厚度H發(fā)生變化時，便會使B曲線的相對位置和斜率都發(fā)生變化?h，即有：H↑

?h↑（3）實際軋出厚度隨來料厚度H而變化的規(guī)律（4）實際軋出厚度隨潤滑條件、軋制速度而變化的規(guī)律①當減小摩擦系數(shù)時，軋制壓力會降低，可以使得帶鋼軋得更薄，即：

f↓?h↓。

（4）實際軋出厚度隨潤滑條件、軋制速度而變化的規(guī)律②軋制速度對實際軋出厚度的影響，主要是通過對摩擦系數(shù)的影響來起作用的，當軋制速度增高時，摩擦系數(shù)減小，則實際軋出厚度也減小，反之則增厚。

②軋制速度對實際軋出厚度的影響，（5）實際軋出厚度隨變形抗力而變化的規(guī)律當來料機械性能不均或軋制溫度發(fā)生波動時，金屬的變形抗力隨之波動，使B曲線斜率發(fā)生波動?h，即：σs↑?h↑（5）實際軋出厚度隨變形抗力而變化的規(guī)律（6）實際軋出厚度隨張力而變化的規(guī)律軋制張力對實際軋出厚度的影響是通過改變B曲線的斜率來實現(xiàn)的，張力增大時，會使B曲線的斜率減小?h↓。

（6）實際軋出厚度隨張力而變化的規(guī)律三、P-h圖的用途分析軋機剛度對軋件厚度的影響分析各種軋制工藝條件對軋件厚度的影響可作為對軋機輥縫預(yù)設(shè)定的工具是板帶材厚度控制的基礎(chǔ)和依據(jù)三、P-h圖的用途

厚控的基本思想——通過采用合適的厚控方法，使線A與線B的交點始終落在一條垂直線上，這條垂線稱為等厚軋制線。因此，板帶厚度控制實質(zhì)就是不管軋制條件如何變化，總要使線A與線B交到等厚軋制線上，這樣就可得到恒定厚度（高精度）的板帶材。厚控的基本思想——通過采用合適的厚控方

P-h

圖的分析方法的實質(zhì)是利用求取軋機彈性變形曲線和軋件塑性變形曲線交點的幾何方法，或?qū)垯C彈跳方程和軋件塑性方程聯(lián)立求解，以確定各種參數(shù)變化時的工作點定性的變化規(guī)律及有關(guān)變量之間近似的定量關(guān)系。厚度自動控制AGC好課件

厚度自動控制的目的就是借助于輥縫、張力、速度等可調(diào)參數(shù)，把軋制過程參數(shù)（如原料厚度、硬度、摩擦系數(shù)、變形抗力等）波動的影響消除，使其達到預(yù)定的目標厚度。而輥縫、張力等參數(shù)的調(diào)節(jié)又是以軋機的彈性曲線和軋件的塑性曲線及彈-塑曲線（P-H圖）為依據(jù)的。所以利用P-h

圖，可以定性地、定量地、直觀地分析各種厚控方法。厚度自動控制的目的就是借助于輥縫、張力、4.2厚度自動控制的基本形式及控制原理

控制原理——通過測厚儀或傳感器（如輥縫儀和壓頭等）對帶鋼實際厚度進行連續(xù)地測量，并根據(jù)實測值與給定值相比較后的偏差信號，借助于控制回路和裝置或計算機的功能程序，改變壓下位置、軋制壓力、張力、軋制速度或金屬秒流量等，把厚度控制在允許偏差范圍之內(nèi)。組成：檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)（執(zhí)行機構(gòu)）

4.2厚度自動控制的基本形式及控制原理控制原理——通過測AGC調(diào)節(jié)方式——厚控方法

（1）調(diào)壓下；改變輥縫是AGC控制的主要方式，一般用來消除因軋制壓力的波動而造成的厚度偏差。（2）調(diào)節(jié)張力。通過改變帶鋼的張力改變軋件變形抗力即塑性曲線斜率以實現(xiàn)厚度自動控制的目的。（3）調(diào)速度。軋制速度的變化將影響到張力、摩擦系數(shù)等的變化，即影響軋制壓力變化?？赏ㄟ^調(diào)速改變軋制壓力以實現(xiàn)厚度自動控制的目的。AGC調(diào)節(jié)方式——厚控方法

實現(xiàn)厚度自動控制的系統(tǒng)——AGC。根據(jù)軋制過程中對厚度的控制方式不同，AGC的基本形式有：反饋式、厚度計式、前饋式、監(jiān)控式、張力式、金屬秒流量式、相對值式、絕對值式、動態(tài)設(shè)定式和各種補償系統(tǒng)等十種。實現(xiàn)厚度自動控制的系統(tǒng)——AGC。一、反饋式厚度自動控制的基本原理控制原理數(shù)學(xué)模型

——反饋方程缺陷時間滯后的形式：1）傳遞滯后2）過渡過程滯后（壓下系統(tǒng)的反應(yīng)程度、計算機控制時間）一、反饋式厚度自動控制的基本原理二、厚度計式厚度自動控制的基本原理（P-AGC~GM-AGC）控制原理數(shù)學(xué)模型（1）基本假設(shè)（2）數(shù)學(xué)模型

ΔS＝－ΔP/Km

二、厚度計式厚度自動控制的基本原理三、前饋式厚度自動控制的基本原理控制原理數(shù)學(xué)模型

ΔS=M/Km·ΔH——前饋方程缺陷：不與h作比較，實際的h未知

三、前饋式厚度自動控制的基本原理四、監(jiān)控式厚度自動控制的基本原理使用意義：對于采用P-AGC、張力式、液壓式的軋機或機組，由于軋機方面的原因可能導(dǎo)致誤操作而進行彌補，以保證厚度精度?？刂圃恚河迷O(shè)置在出口側(cè)的高精度X-射線測厚儀或同位素測厚儀所測得的厚度實測值與設(shè)定值進行比較ΔhX

，按照金屬秒流量相等的原則推算出各個機架的軋出厚度偏差，作適當?shù)膲合禄驈埩φ{(diào)節(jié)，對各機架的AGC系統(tǒng)進行監(jiān)控修正，來提高成品帶鋼的厚度。四、監(jiān)控式厚度自動控制的基本原理

因此，通過出口側(cè)高精度測厚儀檢測軋機出口側(cè)帶材的厚度偏差，控制軋輥輥縫或軋制壓力，使厚度偏差趨于零。厚度監(jiān)控可以消除因熱膨脹、軋制速度等對出口厚度的影響，消除入口厚度變化和入口帶材硬度變化的影響。

因此，通過出口側(cè)高精度測厚儀3.數(shù)學(xué)模型連軋精軋機組各機架的出口厚度偏差為：每個機架X-射線測厚儀的監(jiān)控值為：

MNn＝MNn-1＋KX?ΔhX

3.數(shù)學(xué)模型五、張力式厚度自動控制的基本原理控制原理張力微調(diào)的實現(xiàn)（1）調(diào)節(jié)速度（2）調(diào)節(jié)活套機構(gòu)的給定轉(zhuǎn)矩3.控制模型：

五、張力式厚度自動控制的基本原理六、金屬秒流量厚度自動控制的基本原理

——質(zhì)量流AGC、物流AGC、MF-AGC控制原理：光電砝碼?L、l；或激光測速器?vH、vh；

測厚儀?H、h按秒流量相等原則按反饋方程來調(diào)節(jié)壓下系統(tǒng)控厚。六、金屬秒流量厚度自動控制的基本原理2.數(shù)學(xué)模型

h＝H?L/l或h＝υH?H/υh

3.秒流量AGC系統(tǒng)的構(gòu)成一套完整的秒流量AGC系統(tǒng)應(yīng)由厚度前饋(預(yù)控)環(huán)、按金屬秒流量相等原則計算出的軋出厚度的厚度反饋環(huán)和厚度監(jiān)控環(huán)組成。

2.數(shù)學(xué)模型七、液壓式厚度自動控制基本原理控制原理1）位置傳感器?下支撐輥的實際位置2）壓力傳感器及彈跳方程?位置設(shè)定值1與2比較?借助軋機的液壓系統(tǒng)，通過液壓伺服閥調(diào)節(jié)液壓缸油量和壓力來控制軋輥的位置進行的厚控。七、液壓式厚度自動控制基本原理

從控制原理來將，液壓AGC是按照軋機剛性可變控制的原理來實現(xiàn)厚度的控制。所謂軋機剛度可變控制，實質(zhì)就是改變軋輥位置補償系數(shù)C而改變等效的軋機剛度系數(shù)KE來實現(xiàn)厚度的自動控制。從控制原理來將，液壓AGC是按2.數(shù)學(xué)模型軋輥位置補償之后的帶鋼軋出厚度偏差：

改變軋輥位置補償系數(shù)C?KE

?軋輥的位置?厚控2.數(shù)學(xué)模型3.軋機剛度可變控制系統(tǒng)

3.軋機剛度可變控制系統(tǒng)4.應(yīng)用：隨著軋制速度和自動化程度的提高，為了更有效地控制帶鋼縱向厚度公差，提高成品帶鋼質(zhì)量，液壓壓下已成為壓下系統(tǒng)的發(fā)展方向。其主要優(yōu)點：（1）慣性小、反應(yīng)快、截止頻率高，系統(tǒng)對外來干擾跟隨性好，調(diào)節(jié)精度高。（2）由于系統(tǒng)響應(yīng)快，因此對軋輥偏心引起的輥縫發(fā)生高頻周期變化的干擾能進行有效清除。（3）可實現(xiàn)軋機剛度系數(shù)調(diào)節(jié)，可依據(jù)不同的軋制條件選擇不同的剛度系數(shù)獲得更高的成品厚度精度。4.應(yīng)用：隨著軋制速度和自動化程度的提高，為了更有效地控制八、絕對值A(chǔ)GC控制系統(tǒng)的基本原理

——ABS-AGC1.問題的提出：常規(guī)AGC系統(tǒng)都是以相對實際厚度的某一鎖定厚度，即目標厚度為基準進行厚控的，屬于相對值厚控范疇，使所控制的厚度精度受制約，為進一步提高厚度精度，而提出了絕對值A(chǔ)GC的理念。八、絕對值A(chǔ)GC控制系統(tǒng)的基本原理AGC的工作方式——目標值的確定方法（1）絕對AGC：機架鎖定板厚設(shè)定值是軋機受載某一時間后的負載輥縫計算值。采用此方式時，AGC功能也在相應(yīng)確定的時間后參與輥縫調(diào)節(jié)。如：2050為20ms。（2）相對AGC：機架鎖定板厚設(shè)定值為軋機受載后一定時間內(nèi)負載輥縫計算值的平均值，這時AGC功能在機架受載后參與輥縫調(diào)節(jié)。如：2050取3s后四次的平均值，而1700取頭部厚度。AGC的工作方式——目標值的確定方法2.

控制的基本出發(fā)點：所軋板材的厚度精度只取決于厚度計模型，通過增加厚度計模型的精度，避免了由軋制力模型誤差所造成的軋制厚度誤差的問題。在此系統(tǒng)中，過程計算機同時向

AGC提供目標厚度及預(yù)設(shè)定輥縫，并且應(yīng)用厚度計原理，使AGC調(diào)整輥縫得到目標厚度。2.控制的基本出發(fā)點：所軋板材的厚度3.絕對值A(chǔ)GC裝置的要點

(1)要開發(fā)出高精度厚度計模型；(2)用高精度儀器進行在線測量和模型變量的數(shù)據(jù)處理；(3)與此同時，為了使所軋板材端部和水印部位的厚度變化減到最小，必須實現(xiàn)控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)(如采用液壓驅(qū)動來調(diào)節(jié)輥縫)。3.絕對值A(chǔ)GC裝置的要點4.模型思路板厚=輥縫+軋機變形模型+軋輥熱膨脹模型+軋輥磨損模型輥縫，采用BISRA厚度計公式軋機變形模型分兩部分，即與寬度有關(guān)和無關(guān)兩項計算式軋輥熱膨脹模型和軋輥磨損模型通過在線高精度檢測技術(shù)獲取

4.模型思路九、動態(tài)設(shè)定型控制系統(tǒng)的基本原理

——D-AGC控制原理：是通過實時測量壓力增量值來計算下一步的輥縫設(shè)定增量值，然后通過APC實現(xiàn)AGC控制功能的系統(tǒng)。實質(zhì)上為增量型GM方式AGC?？刂颇Ｐ途拧討B(tài)設(shè)定型控制系統(tǒng)的基本原理3.控制系統(tǒng)4.應(yīng)用：響應(yīng)速度要比BISRA-AGC快2～3倍；可變剛度范圍較寬；與其他厚控方法共用時其穩(wěn)定性好，無相關(guān)干擾，因此得到很好的應(yīng)用。3.控制系統(tǒng)十、厚度自動控制系統(tǒng)中的補償控制原理

厚度補償控制系統(tǒng)（或稱為附加控制回路）是厚度自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，對各機組的厚度精度具有直接控制效果，一般它包括有：支持輥偏心的補償、油膜厚度的補償、板帶鋼寬度的補償、速度的補償、帶鋼尾部補償?shù)目刂?。十、厚度自動控制系統(tǒng)中的補償控制原理1.支撐輥偏心的AGC補償系統(tǒng)（1）形成原因及其后果：因軋輥安裝不當?板厚呈周期性的變化（2）消除方法和措施：在機械上消除軋輥偏心的影響不大可能，必須在電氣控制系統(tǒng)上采取措施。而采用液壓壓下實現(xiàn)厚度自動控制，為消除軋輥偏心的影響提供了可能性，具體有：A)改善支撐輥的重磨和提高其裝配精度；B）恒壓控制自動補償偏心；C）恒位置控制自動補償偏心；D）設(shè)置偏心濾波裝置。1.支撐輥偏心的AGC補償系統(tǒng)2.油膜厚度的AGC補償系統(tǒng)

（1）形成原因：當軋機加、減速時，油膜軸承的進油量發(fā)生變化，而影響輥縫大小。（2）模型：實際軋出厚度h取決于壓下位置S、軋機的彈性變形ΔS、油膜厚度Of以及X-射線厚度監(jiān)控量XM，即h=S+ΔS-Of+XM，其中油膜厚度Of是軋制速度v和軋制壓力P的函數(shù)，即Of=f(v，P)。

2.油膜厚度的AGC補償系統(tǒng)（3）控制原理

采用測速發(fā)電機測出主電機的速度，經(jīng)電壓變換器送入函數(shù)發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器根據(jù)不同的軋制速度，輸出相應(yīng)的輥縫補償值給液壓輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行輥縫調(diào)整，以調(diào)節(jié)帶鋼厚度偏差。（3）控制原理3.板帶鋼寬度的補償系統(tǒng)（1）原因：軋制時，工作輥與軋件、支撐輥接觸，當軋件寬度發(fā)生變化時，使接觸應(yīng)力的分布發(fā)生變化?對軋機剛度系數(shù)發(fā)生影響?h波動（2）模型：（3）控制原理：在控制回路中按機組的生產(chǎn)條件，設(shè)置寬度補償用放大器，以位置給定器RH的給定進行相應(yīng)的寬度補償。3.板帶鋼寬度的補償系統(tǒng)活套補償系統(tǒng)（壓下補償系統(tǒng)、速度補償系統(tǒng)）（1）原因：當AGC系統(tǒng)移動壓下而改變輥縫進行調(diào)厚（即調(diào)壓下厚控）時，必然使壓下率變化，從而影響前滑和后滑，改變帶鋼出口和入口速度。這種現(xiàn)象將干擾活套的工作，而活套的動態(tài)調(diào)節(jié)又將反過來影響調(diào)厚效果

?

h波動活套補償系統(tǒng)（壓下補償系統(tǒng)、速度補償系統(tǒng)）（2）模型：

其中：（3）控制原理：當調(diào)壓下厚控時，檢測出前滑率、后滑率的變化，事先給主速度一個補償信號，來控制軋制速度，以便保持機架間帶鋼活套量恒定。（2）模型：5.尾部補償系統(tǒng)

（1）原因：帶鋼尾部溫度較低，加上帶鋼尾部由于后張力迅速消失，必然導(dǎo)致尾部瞬間增厚，這種現(xiàn)象稱為尾部厚躍。在現(xiàn)代化AGC系統(tǒng)中，普遍采用了尾部補償功能。

5.尾部補償系統(tǒng)（2）補償方式及其模型“壓尾”法，即在帶鋼尾部離開第i-1機架時，增大第i機架的壓下量，其數(shù)

學(xué)模型是：“拉尾”法，即當帶鋼尾部離開第i-1機架時，降低第i機架的速度，使第i與第i+l機架之間的張力加大，以補償尾部張力消失的影響。（2）補償方式及其模型4.3帶鋼熱連軋厚度自動控制系統(tǒng)

以2050帶鋼熱連軋的厚度自動控制系統(tǒng)為例。一、概述

1.厚度設(shè)定值的確定：該機組各機架負載輥縫計算值h是以彈跳方程為基礎(chǔ)，并綜合考慮了各方面的因素所得，其表達式為：4.3帶鋼熱連軋厚度自動控制系統(tǒng)以2050式中：S0——初始設(shè)定輥縫；

ΔS0——輥縫零調(diào)時的軋機彈跳量，

P0——輥縫零調(diào)時的軋制壓力，約9.8MN；

Km0——對應(yīng)9.8MN軋制壓力的軋機剛性系數(shù)；

P/Km——軋機的彈跳量，P為軋制壓力；PB?KB/Km——彎輥力引起的軋機彈跳量；

PB——彎輥力；

KB——與軋件寬度相關(guān)的系數(shù)；

ΔSLA——油膜補償量，ΔSLA＝Kv?Kp；其中 Kv——與支撐輥轉(zhuǎn)速相關(guān)的系數(shù)，Kv＝f(υ)；

Kp——與軋制壓力相關(guān)的系數(shù)，Kp＝f(P)；ΔSCVC——使用CVC功能時對輥縫的補償量；

ΔSW——軋輥熱膨脹量，主要跟軋制時間相關(guān)。式中：S0——初始設(shè)定輥縫；2.液壓AGC的修正功能：

液壓軋機是一個非常復(fù)雜的多變量系統(tǒng)，影響產(chǎn)品精度的因素相當多，而且各變量之間存在著耦合關(guān)系，即使在恒輥縫軋制的情況下，由于軋制速度、彎輥力、帶材入口厚度、冷卻、調(diào)偏量的變化，也會使出口厚度目標值發(fā)生偏差。傳統(tǒng)的做法是使用厚度監(jiān)控來校正這些偏差。2.液壓AGC的修正功能：

但由于厚度監(jiān)控周期不可能很快，因此，會不可避免地降低了控制精度，尤其對于高速、薄帶軋機。軋機數(shù)學(xué)模型決定了軋機輥縫、軋制力、彎輥力、軋制速度、軋制力矩、冷卻等參數(shù)之間的關(guān)系，在實際控制過程中，適時、適量的調(diào)整及補償，可以減少上述偏差的出現(xiàn)，進而提高控制精度。但由于厚度監(jiān)控周期不可能很

2050機組液壓AGC，在分析了產(chǎn)生帶鋼縱向厚度波動的諸多因素之后設(shè)置的修正功能包含了三部分組成：根據(jù)彈跳方程h＝S0＋P/Km得出的彈跳修正量；借助于負載輥縫采樣統(tǒng)計得到的偏心濾波修正量；借助于F7機架后面的測厚儀實現(xiàn)的監(jiān)控修正量。2050機組液壓AGC，在分析了產(chǎn)二、AGC功能及其控制

AGC功能——共10項零調(diào)時機架的彈跳量，

ΔS0=P0/Km0；機架的彈跳量，ΔS=P／Km0；油膜補償量，ΔSLA=KFKv；彎輥力補償量，KBPB/Km；軋輥熱膨脹引起的輥縫變化，

ΔSW=f(D)二、AGC功能及其控制AGC功能——共10項軋輥偏心量形成的偏差，鎖定時的厚度；AGC的積分器；數(shù)字系統(tǒng)的特殊匹配；監(jiān)控AGC修正量。厚度自動控制AGC好課件2.控制系統(tǒng)2.控制系統(tǒng)4.4帶鋼冷連軋和單機軋制厚度自動控

制系統(tǒng)一、冷連軋機的厚度自動控制冷連軋機厚度自動控制系統(tǒng)的基本設(shè)想是：粗調(diào)AGC--精調(diào)AGC—附加控制回路，即：粗調(diào)AGC系統(tǒng)：第一機架采用調(diào)壓下進行厚差的粗調(diào)，保證來料厚度偏差基本消除，并協(xié)調(diào)其它機架。4.4帶鋼冷連軋和單機軋制厚度自動控

制系精調(diào)AGC系統(tǒng)：在末架采用張力進行精調(diào)，以保證良好板形的同時，對產(chǎn)品厚度進行精確控制。如厚度偏差超出了精調(diào)系統(tǒng)的可調(diào)范圍，則要改變第一架的設(shè)定值，同時重新分配各架壓下量，以達到厚度精度，建立保持秒流量恒定的初始條件。

AGC補償系統(tǒng)——附加控制回路：為提高厚控系統(tǒng)精度，需增加各種補償系統(tǒng)。精調(diào)AGC系統(tǒng)：在末架采用張力進行

以2030mm五機架冷連軋機AGC系統(tǒng)為例。1.主要設(shè)備組成厚度自動控制AGC好課件2.AGC系統(tǒng)的基本設(shè)想粗調(diào)AGC：借助于第一機架的AGC控制系統(tǒng)，將帶鋼的絕大部分的厚度偏差在第一機架中予以消除，調(diào)整量較大。精調(diào)AGC：通過第4、5架的AGC控制系統(tǒng)來厚控，通常調(diào)整量較小。附加控制回路：第一架的油膜厚度補償系統(tǒng)、甩尾輥縫修正等。2.AGC系統(tǒng)的基本設(shè)想AGC系統(tǒng)的功能——有11個功能模塊構(gòu)成：第1機架前饋控制第1機架負載輥縫調(diào)節(jié)第1機架反饋控制第2機架前饋控制第4機架前饋控制第4機架反饋控制AGC系統(tǒng)的功能——有11個功能模第5機架前饋控制第5機架反饋控制第4與第5機架間張力極限控制C方式出口厚度反饋控制甩尾時輥縫修正4.各功能的數(shù)學(xué)模型

第5機架前饋控制系統(tǒng)概況圖系統(tǒng)概況圖5.AGC方式的選擇及其功能（1）AGC方式的選擇條件①AGC方式C的選擇：當帶鋼本身硬度和變形量都不大，且變形量都集中在前4個機架，第

5機架用來改善板形而作為平整機架時采用。②AGC方式B的選擇：在帶鋼比較硬時，調(diào)P

或v效果不好，而通過調(diào)張力厚控時應(yīng)用。③AGC方式A的選擇：當帶鋼硬度不大，而變形量很大時采用，此時由5個機架來完成全部的變形。（2）AGC三種方式的功能組合5.AGC方式的選擇及其功能二、單機架冷軋機的μ-AGC概念μ-AGC——在單機架冷軋時，將帶材的厚度偏差控制在微米級范圍之內(nèi)的一種微米精度的厚度自動控制系統(tǒng)。采用這種厚控系統(tǒng)，可以使其厚度偏差控制在

(1％~2％）的范圍內(nèi)。二、單機架冷軋機的μ-AGC2.基本原理采用初始控制回路、前饋控制回路和反饋控制回路聯(lián)合應(yīng)用來實現(xiàn)高精度帶材的厚度自動控制，其控制系統(tǒng)有三個環(huán)節(jié)構(gòu)成?初始控制回路、前饋控制回路和反饋控制回路2.基本原理高精度AGC系統(tǒng)的控制原理圖

厚度自動控制AGC好課件（1）初始控制回路①應(yīng)用前提：在可逆式軋機上軋制帶材時，帶材頭尾厚度超差，造成大量的金屬損失，為使帶材頭尾在控制下軋制而設(shè)置的回路。②控制原理：應(yīng)用初始控制回路，使帶材一通過入口測厚儀，軋機就根據(jù)該測厚儀測得的入口厚度與給定厚度相比較的結(jié)果，針對所要求的出口厚（1）初始控制回路度，按延伸率的原則，通過計算機和液壓系統(tǒng)準確地進行輥縫的設(shè)定和控制，使帶材頭尾在厚度公差允許的范圍之內(nèi)。③注意事項：應(yīng)用初始控制回路時，前饋、反饋控制回路尚未開啟，只有當帶材已到達出口測厚儀、測長儀和卷取張力建立之后，前饋和反饋控制回路方可自動投入。一般初始控制回路可以使帶材頭尾的厚度精度達到(3％~5％）。度，按延伸率的原則，通過計算機和液（2）前饋控制回路①應(yīng)用目的：用來消除來料厚度偏差。②控制原理：帶材入口側(cè)測厚，將測出的厚度與目標入口帶材厚度進行比較而產(chǎn)生一個與它成比例的偏差信號，然后將偏差信號經(jīng)計算機送給液壓伺服閥，使液壓壓下作出相應(yīng)調(diào)整，借此來消除來料厚差。

（2）前饋控制回路4厚度自動控制——AGC4.1板帶鋼厚度波動的原因及其厚度的變化規(guī)律一、板帶鋼厚度波動的原因

1.

工藝因素：t℃、σ、v、H、σs、f2.設(shè)備因素：軋輥偏心、軋輥的橢圓度、軋輥磨損、軋機剛度、軋輥原始輥縫等。

4厚度自動控制——AGC4.1板帶鋼厚二、軋制過程中厚度變化的基本規(guī)律1.復(fù)習(xí)：（1）彈跳方程：

?軋機彈性曲線（2）軋制壓力P：

?軋件塑性曲線（3）彈塑性曲線——P-h圖二、軋制過程中厚度變化的基本規(guī)律P-h圖的描述：

0點——

工作點，表征該道次在P1作用下，由

H→h1P-h圖的描述：2.軋制過程中厚度變化的基本規(guī)律（1）實際軋出厚度隨輥縫而變化的規(guī)律在其他條件相同的情況下，隨著壓下螺絲設(shè)定位置的改變，So將發(fā)生變化?h，即So↑?h↑2.軋制過程中厚度變化的基本規(guī)律（2）實際軋出厚度隨軋機剛度而變化的規(guī)律軋機的剛度Km隨v、P、B、軋輥的材質(zhì)和凸度、工作輥與支持輥接觸部分的狀況而變化?h，即Km↑?h↓（2）實際軋出厚度隨軋機剛度而變化的（3）實際軋出厚度隨來料厚度H而變化的規(guī)律當來料厚度H發(fā)生變化時，便會使B曲線的相對位置和斜率都發(fā)生變化?h，即有：H↑

?h↑（3）實際軋出厚度隨來料厚度H而變化的規(guī)律（4）實際軋出厚度隨潤滑條件、軋制速度而變化的規(guī)律①當減小摩擦系數(shù)時，軋制壓力會降低，可以使得帶鋼軋得更薄，即：

f↓?h↓。

（4）實際軋出厚度隨潤滑條件、軋制速度而變化的規(guī)律②軋制速度對實際軋出厚度的影響，主要是通過對摩擦系數(shù)的影響來起作用的，當軋制速度增高時，摩擦系數(shù)減小，則實際軋出厚度也減小，反之則增厚。

②軋制速度對實際軋出厚度的影響，（5）實際軋出厚度隨變形抗力而變化的規(guī)律當來料機械性能不均或軋制溫度發(fā)生波動時，金屬的變形抗力隨之波動，使B曲線斜率發(fā)生波動?h，即：σs↑?h↑（5）實際軋出厚度隨變形抗力而變化的規(guī)律（6）實際軋出厚度隨張力而變化的規(guī)律軋制張力對實際軋出厚度的影響是通過改變B曲線的斜率來實現(xiàn)的，張力增大時，會使B曲線的斜率減小?h↓。

（6）實際軋出厚度隨張力而變化的規(guī)律三、P-h圖的用途分析軋機剛度對軋件厚度的影響分析各種軋制工藝條件對軋件厚度的影響可作為對軋機輥縫預(yù)設(shè)定的工具是板帶材厚度控制的基礎(chǔ)和依據(jù)三、P-h圖的用途

厚控的基本思想——通過采用合適的厚控方法，使線A與線B的交點始終落在一條垂直線上，這條垂線稱為等厚軋制線。因此，板帶厚度控制實質(zhì)就是不管軋制條件如何變化，總要使線A與線B交到等厚軋制線上，這樣就可得到恒定厚度（高精度）的板帶材。厚控的基本思想——通過采用合適的厚控方

P-h

圖的分析方法的實質(zhì)是利用求取軋機彈性變形曲線和軋件塑性變形曲線交點的幾何方法，或?qū)垯C彈跳方程和軋件塑性方程聯(lián)立求解，以確定各種參數(shù)變化時的工作點定性的變化規(guī)律及有關(guān)變量之間近似的定量關(guān)系。厚度自動控制AGC好課件

厚度自動控制的目的就是借助于輥縫、張力、速度等可調(diào)參數(shù)，把軋制過程參數(shù)（如原料厚度、硬度、摩擦系數(shù)、變形抗力等）波動的影響消除，使其達到預(yù)定的目標厚度。而輥縫、張力等參數(shù)的調(diào)節(jié)又是以軋機的彈性曲線和軋件的塑性曲線及彈-塑曲線（P-H圖）為依據(jù)的。所以利用P-h

圖，可以定性地、定量地、直觀地分析各種厚控方法。厚度自動控制的目的就是借助于輥縫、張力、4.2厚度自動控制的基本形式及控制原理

控制原理——通過測厚儀或傳感器（如輥縫儀和壓頭等）對帶鋼實際厚度進行連續(xù)地測量，并根據(jù)實測值與給定值相比較后的偏差信號，借助于控制回路和裝置或計算機的功能程序，改變壓下位置、軋制壓力、張力、軋制速度或金屬秒流量等，把厚度控制在允許偏差范圍之內(nèi)。組成：檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)（執(zhí)行機構(gòu)）

4.2厚度自動控制的基本形式及控制原理控制原理——通過測AGC調(diào)節(jié)方式——厚控方法

（1）調(diào)壓下；改變輥縫是AGC控制的主要方式，一般用來消除因軋制壓力的波動而造成的厚度偏差。（2）調(diào)節(jié)張力。通過改變帶鋼的張力改變軋件變形抗力即塑性曲線斜率以實現(xiàn)厚度自動控制的目的。（3）調(diào)速度。軋制速度的變化將影響到張力、摩擦系數(shù)等的變化，即影響軋制壓力變化?？赏ㄟ^調(diào)速改變軋制壓力以實現(xiàn)厚度自動控制的目的。AGC調(diào)節(jié)方式——厚控方法

實現(xiàn)厚度自動控制的系統(tǒng)——AGC。根據(jù)軋制過程中對厚度的控制方式不同，AGC的基本形式有：反饋式、厚度計式、前饋式、監(jiān)控式、張力式、金屬秒流量式、相對值式、絕對值式、動態(tài)設(shè)定式和各種補償系統(tǒng)等十種。實現(xiàn)厚度自動控制的系統(tǒng)——AGC。一、反饋式厚度自動控制的基本原理控制原理數(shù)學(xué)模型

——反饋方程缺陷時間滯后的形式：1）傳遞滯后2）過渡過程滯后（壓下系統(tǒng)的反應(yīng)程度、計算機控制時間）一、反饋式厚度自動控制的基本原理二、厚度計式厚度自動控制的基本原理（P-AGC~GM-AGC）控制原理數(shù)學(xué)模型（1）基本假設(shè)（2）數(shù)學(xué)模型

ΔS＝－ΔP/Km

二、厚度計式厚度自動控制的基本原理三、前饋式厚度自動控制的基本原理控制原理數(shù)學(xué)模型

ΔS=M/Km·ΔH——前饋方程缺陷：不與h作比較，實際的h未知

三、前饋式厚度自動控制的基本原理四、監(jiān)控式厚度自動控制的基本原理使用意義：對于采用P-AGC、張力式、液壓式的軋機或機組，由于軋機方面的原因可能導(dǎo)致誤操作而進行彌補，以保證厚度精度。控制原理：用設(shè)置在出口側(cè)的高精度X-射線測厚儀或同位素測厚儀所測得的厚度實測值與設(shè)定值進行比較ΔhX

，按照金屬秒流量相等的原則推算出各個機架的軋出厚度偏差，作適當?shù)膲合禄驈埩φ{(diào)節(jié)，對各機架的AGC系統(tǒng)進行監(jiān)控修正，來提高成品帶鋼的厚度。四、監(jiān)控式厚度自動控制的基本原理

因此，通過出口側(cè)高精度測厚儀檢測軋機出口側(cè)帶材的厚度偏差，控制軋輥輥縫或軋制壓力，使厚度偏差趨于零。厚度監(jiān)控可以消除因熱膨脹、軋制速度等對出口厚度的影響，消除入口厚度變化和入口帶材硬度變化的影響。

因此，通過出口側(cè)高精度測厚儀3.數(shù)學(xué)模型連軋精軋機組各機架的出口厚度偏差為：每個機架X-射線測厚儀的監(jiān)控值為：

MNn＝MNn-1＋KX?ΔhX

3.數(shù)學(xué)模型五、張力式厚度自動控制的基本原理控制原理張力微調(diào)的實現(xiàn)（1）調(diào)節(jié)速度（2）調(diào)節(jié)活套機構(gòu)的給定轉(zhuǎn)矩3.控制模型：

五、張力式厚度自動控制的基本原理六、金屬秒流量厚度自動控制的基本原理

——質(zhì)量流AGC、物流AGC、MF-AGC控制原理：光電砝碼?L、l；或激光測速器?vH、vh；

測厚儀?H、h按秒流量相等原則按反饋方程來調(diào)節(jié)壓下系統(tǒng)控厚。六、金屬秒流量厚度自動控制的基本原理2.數(shù)學(xué)模型

h＝H?L/l或h＝υH?H/υh

3.秒流量AGC系統(tǒng)的構(gòu)成一套完整的秒流量AGC系統(tǒng)應(yīng)由厚度前饋(預(yù)控)環(huán)、按金屬秒流量相等原則計算出的軋出厚度的厚度反饋環(huán)和厚度監(jiān)控環(huán)組成。

2.數(shù)學(xué)模型七、液壓式厚度自動控制基本原理控制原理1）位置傳感器?下支撐輥的實際位置2）壓力傳感器及彈跳方程?位置設(shè)定值1與2比較?借助軋機的液壓系統(tǒng)，通過液壓伺服閥調(diào)節(jié)液壓缸油量和壓力來控制軋輥的位置進行的厚控。七、液壓式厚度自動控制基本原理

從控制原理來將，液壓AGC是按照軋機剛性可變控制的原理來實現(xiàn)厚度的控制。所謂軋機剛度可變控制，實質(zhì)就是改變軋輥位置補償系數(shù)C而改變等效的軋機剛度系數(shù)KE來實現(xiàn)厚度的自動控制。從控制原理來將，液壓AGC是按2.數(shù)學(xué)模型軋輥位置補償之后的帶鋼軋出厚度偏差：

改變軋輥位置補償系數(shù)C?KE

?軋輥的位置?厚控2.數(shù)學(xué)模型3.軋機剛度可變控制系統(tǒng)

3.軋機剛度可變控制系統(tǒng)4.應(yīng)用：隨著軋制速度和自動化程度的提高，為了更有效地控制帶鋼縱向厚度公差，提高成品帶鋼質(zhì)量，液壓壓下已成為壓下系統(tǒng)的發(fā)展方向。其主要優(yōu)點：（1）慣性小、反應(yīng)快、截止頻率高，系統(tǒng)對外來干擾跟隨性好，調(diào)節(jié)精度高。（2）由于系統(tǒng)響應(yīng)快，因此對軋輥偏心引起的輥縫發(fā)生高頻周期變化的干擾能進行有效清除。（3）可實現(xiàn)軋機剛度系數(shù)調(diào)節(jié)，可依據(jù)不同的軋制條件選擇不同的剛度系數(shù)獲得更高的成品厚度精度。4.應(yīng)用：隨著軋制速度和自動化程度的提高，為了更有效地控制八、絕對值A(chǔ)GC控制系統(tǒng)的基本原理

——ABS-AGC1.問題的提出：常規(guī)AGC系統(tǒng)都是以相對實際厚度的某一鎖定厚度，即目標厚度為基準進行厚控的，屬于相對值厚控范疇，使所控制的厚度精度受制約，為進一步提高厚度精度，而提出了絕對值A(chǔ)GC的理念。八、絕對值A(chǔ)GC控制系統(tǒng)的基本原理AGC的工作方式——目標值的確定方法（1）絕對AGC：機架鎖定板厚設(shè)定值是軋機受載某一時間后的負載輥縫計算值。采用此方式時，AGC功能也在相應(yīng)確定的時間后參與輥縫調(diào)節(jié)。如：2050為20ms。（2）相對AGC：機架鎖定板厚設(shè)定值為軋機受載后一定時間內(nèi)負載輥縫計算值的平均值，這時AGC功能在機架受載后參與輥縫調(diào)節(jié)。如：2050取3s后四次的平均值，而1700取頭部厚度。AGC的工作方式——目標值的確定方法2.

控制的基本出發(fā)點：所軋板材的厚度精度只取決于厚度計模型，通過增加厚度計模型的精度，避免了由軋制力模型誤差所造成的軋制厚度誤差的問題。在此系統(tǒng)中，過程計算機同時向

AGC提供目標厚度及預(yù)設(shè)定輥縫，并且應(yīng)用厚度計原理，使AGC調(diào)整輥縫得到目標厚度。2.控制的基本出發(fā)點：所軋板材的厚度3.絕對值A(chǔ)GC裝置的要點

(1)要開發(fā)出高精度厚度計模型；(2)用高精度儀器進行在線測量和模型變量的數(shù)據(jù)處理；(3)與此同時，為了使所軋板材端部和水印部位的厚度變化減到最小，必須實現(xiàn)控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)(如采用液壓驅(qū)動來調(diào)節(jié)輥縫)。3.絕對值A(chǔ)GC裝置的要點4.模型思路板厚=輥縫+軋機變形模型+軋輥熱膨脹模型+軋輥磨損模型輥縫，采用BISRA厚度計公式軋機變形模型分兩部分，即與寬度有關(guān)和無關(guān)兩項計算式軋輥熱膨脹模型和軋輥磨損模型通過在線高精度檢測技術(shù)獲取

4.模型思路九、動態(tài)設(shè)定型控制系統(tǒng)的基本原理

——D-AGC控制原理：是通過實時測量壓力增量值來計算下一步的輥縫設(shè)定增量值，然后通過APC實現(xiàn)AGC控制功能的系統(tǒng)。實質(zhì)上為增量型GM方式AGC?？刂颇Ｐ途?、動態(tài)設(shè)定型控制系統(tǒng)的基本原理3.控制系統(tǒng)4.應(yīng)用：響應(yīng)速度要比BISRA-AGC快2～3倍；可變剛度范圍較寬；與其他厚控方法共用時其穩(wěn)定性好，無相關(guān)干擾，因此得到很好的應(yīng)用。3.控制系統(tǒng)十、厚度自動控制系統(tǒng)中的補償控制原理

厚度補償控制系統(tǒng)（或稱為附加控制回路）是厚度自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，對各機組的厚度精度具有直接控制效果，一般它包括有：支持輥偏心的補償、油膜厚度的補償、板帶鋼寬度的補償、速度的補償、帶鋼尾部補償?shù)目刂?。十、厚度自動控制系統(tǒng)中的補償控制原理1.支撐輥偏心的AGC補償系統(tǒng)（1）形成原因及其后果：因軋輥安裝不當?板厚呈周期性的變化（2）消除方法和措施：在機械上消除軋輥偏心的影響不大可能，必須在電氣控制系統(tǒng)上采取措施。而采用液壓壓下實現(xiàn)厚度自動控制，為消除軋輥偏心的影響提供了可能性，具體有：A)改善支撐輥的重磨和提高其裝配精度；B）恒壓控制自動補償偏心；C）恒位置控制自動補償偏心；D）設(shè)置偏心濾波裝置。1.支撐輥偏心的AGC補償系統(tǒng)2.油膜厚度的AGC補償系統(tǒng)

（1）形成原因：當軋機加、減速時，油膜軸承的進油量發(fā)生變化，而影響輥縫大小。（2）模型：實際軋出厚度h取決于壓下位置S、軋機的彈性變形ΔS、油膜厚度Of以及X-射線厚度監(jiān)控量XM，即h=S+ΔS-Of+XM，其中油膜厚度Of是軋制速度v和軋制壓力P的函數(shù)，即Of=f(v，P)。

2.油膜厚度的AGC補償系統(tǒng)（3）控制原理

采用測速發(fā)電機測出主電機的速度，經(jīng)電壓變換器送入函數(shù)發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器根據(jù)不同的軋制速度，輸出相應(yīng)的輥縫補償值給液壓輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行輥縫調(diào)整，以調(diào)節(jié)帶鋼厚度偏差。（3）控制原理3.板帶鋼寬度的補償系統(tǒng)（1）原因：軋制時，工作輥與軋件、支撐輥接觸，當軋件寬度發(fā)生變化時，使接觸應(yīng)力的分布發(fā)生變化?對軋機剛度系數(shù)發(fā)生影響?h波動（2）模型：（3）控制原理：在控制回路中按機組的生產(chǎn)條件，設(shè)置寬度補償用放大器，以位置給定器RH的給定進行相應(yīng)的寬度補償。3.板帶鋼寬度的補償系統(tǒng)活套補償系統(tǒng)（壓下補償系統(tǒng)、速度補償系統(tǒng)）（1）原因：當AGC系統(tǒng)移動壓下而改變輥縫進行調(diào)厚（即調(diào)壓下厚控）時，必然使壓下率變化，從而影響前滑和后滑，改變帶鋼出口和入口速度。這種現(xiàn)象將干擾活套的工作，而活套的動態(tài)調(diào)節(jié)又將反過來影響調(diào)厚效果

?

h波動活套補償系統(tǒng)（壓下補償系統(tǒng)、速度補償系統(tǒng)）（2）模型：

其中：（3）控制原理：當調(diào)壓下厚控時，檢測出前滑率、后滑率的變化，事先給主速度一個補償信號，來控制軋制速度，以便保持機架間帶鋼活套量恒定。（2）模型：5.尾部補償系統(tǒng)

（1）原因：帶鋼尾部溫度較低，加上帶鋼尾部由于后張力迅速消失，必然導(dǎo)致尾部瞬間增厚，這種現(xiàn)象稱為尾部厚躍。在現(xiàn)代化AGC系統(tǒng)中，普遍采用了尾部補償功能。

5.尾部補償系統(tǒng)（2）補償方式及其模型“壓尾”法，即在帶鋼尾部離開第i-1機架時，增大第i機架的壓下量，其數(shù)

學(xué)模型是：“拉尾”法，即當帶鋼尾部離開第i-1機架時，降低第i機架的速度，使第i與第i+l機架之間的張力加大，以補償尾部張力消失的影響。（2）補償方式及其模型4.3帶鋼熱連軋厚度自動控制系統(tǒng)

以2050帶鋼熱連軋的厚度自動控制系統(tǒng)為例。一、概述

1.厚度設(shè)定值的確定：該機組各機架負載輥縫計算值h是以彈跳方程為基礎(chǔ)，并綜合考慮了各方面的因素所得，其表達式為：4.3帶鋼熱連軋厚度自動控制系統(tǒng)以2050式中：S0——初始設(shè)定輥縫；

ΔS0——輥縫零調(diào)時的軋機彈跳量，

P0——輥縫零調(diào)時的軋制壓力，約9.8MN；

Km0——對應(yīng)9.8MN軋制壓力的軋機剛性系數(shù)；

P/Km——軋機的彈跳量，P為軋制壓力；PB?KB/Km——彎輥力引起的軋機彈跳量；

PB——彎輥力；

KB——與軋件寬度相關(guān)的系數(shù)；

ΔSLA——油膜補償量，ΔSLA＝Kv?Kp；其中 Kv——與支撐輥轉(zhuǎn)速相關(guān)的系數(shù)，Kv＝f(υ)；

Kp——與軋制壓力相關(guān)的系數(shù)，Kp＝f(P)；ΔSCVC——使用CVC功能時對輥縫的補償量；

ΔSW——軋輥熱膨脹量，主要跟軋制時間相關(guān)。式中：S0——初始設(shè)定輥縫；2.液壓AGC的修正功能：

液壓軋機是一個非常復(fù)雜的多變量系統(tǒng)，影響產(chǎn)品精度的因素相當多，而且各變量之間存在著耦合關(guān)系，即使在恒輥縫軋制的情況下，由于軋制速度、彎輥力、帶材入口厚度、冷卻、調(diào)偏量的變化，也會使出口厚度目標值發(fā)生偏差。傳統(tǒng)的做法是使用厚度監(jiān)控來校正這些偏差。2.液壓AGC的修正功能：

但由于厚度監(jiān)控周期不可能很快，因此，會不可避免地降低了控制精度，尤其對于高速、薄帶軋機。軋機數(shù)學(xué)模型決定了軋機輥縫、軋制力、彎輥力、軋制速度、軋制力矩、冷卻等參數(shù)之間的關(guān)系，在實際控制過程中，適時、適量的調(diào)整及補償，可以減少上述偏差的出現(xiàn)，進而提高控制精度。但由于厚度監(jiān)控周期不可能很

2050機組液壓AGC，在分析了產(chǎn)生帶鋼縱向厚度波動的諸多因素之后設(shè)置的修正功能包含了三部分組成：根據(jù)彈跳方程h＝S0＋P/Km得出的彈跳修正量；借助于負載輥縫采樣統(tǒng)計得到的偏心濾波修正量；借助于F7機架后面的測厚儀實現(xiàn)的監(jiān)控修正量。2050機組液壓AGC，在分析了產(chǎn)二、AGC功能及其控制

AGC功能——共10項零調(diào)時機架的彈跳量，

ΔS0=P0/Km0；機架的彈跳量，Δ