文档介绍：Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
史密斯预估控制策略在厚规格轧制中的应用
史密斯预估控制策略在厚规格轧制中的应用
摘要
热轧带钢厚度精度一直是提高产品质量的主要目标。正因如此，厚度设定模型（AGC）曾是热轧带钢自动化首先实现的功能。AGC系统的主要任务是对带钢全长进行厚度控制以保证带钢的厚度精度及其百分比。消除板厚差的主要方法是采用自动厚度控制（Automatic Gauge Control ,简称AGC）系统。轧机出口板厚很大程度上取决于该出口AGC系统的性能。由于实际轧制过程的复杂性、控制对象的非线性、时变性，单纯的AGC控制系统都不能取得较好的控制效果。在大多数过程控制过程系统中，不同程度地存在着时间滞后的工艺过程，Smith预估补偿控制能很好的解决这一问题。但Smith控制方法的前提是必须确切地知道被控对象的数学模型，在此基础上才能建立精确的预估模型。本文正是应用Smith预估控制策略来消除纯滞后的影响，并对怎样获得精确的被控对象数学模型进行认真分析研究。本文将纯滞后系统的Smith预估控制算法应用到厚规格成品轧制中，大大改善了系统的动态响应特性。通过对实践的分析发现其出口使用的Smith-AGC系统对改善系统超调,减小滞后对厚度控制的影响都有较好的效果。在应用中Smith-AGC系统与PI控制形成很好的配合，这样才能发挥各自优点使其对厚规格轧制有明显的控制作用。
关键词：厚度自动控制；厚度模型；Smith预估器；数字PID控制
目录
绪论
课题背景
本课题是以鞍钢1700热轧为研究对象使用先进的控制策略，力争做到控制算法上的理论和实际相结合，使其能在1700精轧机组上有所应用。厚度控制的好坏主要决定于精轧机组的控制，而影响精轧机组厚度控制的一个主要因素就是末机架与监控仪之间有一段距离，所以存在纯滞后时间[1]。含有纯滞后环节的闭环控制系统必然存在较大的超调量和较长的调节时间，因此纯滞后对象也成为很难控制的问题。由于纯滞后过程是一类复杂的过程所以它的控制问题一直是困扰着自动控制和计算机应用领域的一大难题。因此,对滞后工业过程方法和机理的研究一直受到专家学者普遍的重视。
近年来,工业生产对钢板的需求量越来越大,对钢板成品质量的要求也越来越高,而厚度偏差是保证热轧钢板板带最重要的尺寸精度指标之一。热轧带钢厚度精度一直是提高产品质量的主要目标。模拟AGC系统在计算控制应用之前已经开始发展，而冶金工业第一套计算机控制系统（1960年）即用于热连轧机组的厚度设定。热连轧过程的控制是一个的体现，控制好一条现代化的高精度连轧生产线的难度，决不亚于控制一颗人造卫星的发射和运行控制。
课题特点及技术路线
厚度是板带钢最主要的质量指标之一，带钢纵向厚度不均是影响产品质量的一大障碍。因此，热连轧机的一项重要课题就是带钢厚度的自动控制（Automatic Gauge Control），简称AGC。
带钢热连轧过程的一个显着特点是“机械、电气、液压控制系统和轧件间的紧密联系，形成一个复杂的综合系统[2]”。由于实际轧制过程的复杂性、控制对象的非线性、时变性，单纯的AGC控制系统都不能取得较好的控制效果。针对原有压力AGC比例控制的不足，在实际应用中采用PI控制策略[1]，并将纯滞后系统的Smith预估控制算法应用到厚规格成品轧制中，大大改善了系统的动态响应特性。
正因如此本文采用史密斯（Smith）预估补偿器与AGC的结合即Smith-AGC控制系统。应用此系统来解决带钢热连轧中对板厚度规格的补偿控制。预先估计被控系统过程的动态模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后特性进行补偿，从而可以明显地减小过程的超调量，缩短过渡过程时间，有效地改善控制品质，应用Simth-AGC系统可以更好地控制厚规格轧制的出口厚度。
本文主要是介绍了Smith预估器具体在自动厚度控制系统（AGC）中的应用，同时也介绍了AGC系统的各部分功能与控制。只有各部分AGC系统（反馈AGC，监控AGC等）很好的配合控制才能形成一个很合理的控制系统。
轧制技术发展需要强有力的技术支持，既要有充分的理论研究，又需要丰富的实践经验。经过多年发展，热连轧自动化水平已经达到很高的水平。但目前控制水平已经到了一个转折点，即基于传统控制理论的控制效果已近极限，而所面临的一些关键问题并未得到彻底的解决，因此迫切需要引入新的控制理论和方法以实现控制性能的跨越式进步。
本课题的研究，吸