冷轧带钢卷取恒张力控制系统研究

【摘要】：冷轧带钢对很多工业部门来说，是一种非常重要的原材料。近年来，随着我国工业现代化的不断发展，市场对冷轧板带材的需求量不断增加，应用领域也越来越广泛。目前，冷轧板带材产品已经广泛应用于各行各业，如家电、电子、汽车、航空航天、船舶以及日常生活用品等领域。冷轧带钢的优点在于其产品的尺寸精度高且具有良好的表面质量尤其是良好的机械性能。 卷取是冷轧带钢生产过程非常重要的一道工序，直接决定着产品质量的优劣。而卷取张力的稳定性将对板形、厚度以及产品质量产生很大的影响。本文以冷轧带钢的生产为研究背景，对板带卷取恒张力控制系统的特点以及控制方式进行了深入地分析与研究，以西门子T400工艺板为控制核心，实现了卷取过程恒张力控制的目标。 论文首先介绍了卷取张力的产生机理，分析并研究了实现恒张力控制的几种方案，并结合上述几种方案提出了基于带钢钢卷切点变化的恒张力控制方法；通过对基于恒线速度的卷取张力控制系统的分析，建立了卷取系统的数学模型；结合卷取张力控制系统参数变化的规律，完成了基于常规PID调节器的参数整定，研究探讨了自适应PID控制算法在张力控制过程中的应用；结合山西省冶金设备技术理论与技术重点实验室二辊轧机卷取控制系统的具体参数，利用Matlab/Simulink建立了系统仿真模型，然后分别对基于常规PID控制的卷取张力控制系统和基于自适应PID控制的卷取张力控制系统进行了仿真分析。仿真结果表明，与基于常规PID控制的张力控制系统相比，自适应PID控制具有良好的抗干扰性，并且提高了张力控制精度，大大降低了系统参数变化对张力波动的影响，达到了系统要求的性能指标；最后根据基于恒线速度的卷取张力控制系统的控制原理以及实验要求编制了相应的自动化控制程序和人机界面，并进行了实验研究，然后对实验数据进行了采集、处理和分析。实验结果表明，基于自适应PID恒线速度张力控制方法是合理的、可行的。