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板带钢是最主要的钢材产品,随着汽车、家电、工业制造等行业的飞速发展,板带钢在这些工业上得到广泛应用,同时对板带产品的质量要求也越来越高。良好的板形不仅是板带材质量的保证,也是提高生产率、成材率、降低生产成本的有效手段。但目前我国轧钢生产的技术水平与国际先进水平相比还有很大差距。近年来随着厚度自动控制系统(AGC)在轧钢领域中的广泛应用,相比之下,板形控制问题显得更为突出。板形精度是热轧带钢的主要质量指标,直接决定着产品市场的竞争力,板形控制技术已成为轧制技术研究开发的前沿和热点。
一个完整的板形控制系统是多种控制方案的综合体,它不但要控制轧制力,同时还要控制液压弯辊力、轧辊横移、带钢张力、轧辊偏心及局部热凸度等,这些因素又相互影响,因此它是一个多变量、强耦合的控制系统。液压弯辊是板形控制系统最基本的环节,它的动态特性和稳态性能对于整个板形控制系统的性能起着至关重要的作用。它具有响应快,能在轧钢过程中快速调节带钢凸度等优点,因此作为一种基本设置与其他轧钢技术联合应用。
本课题选择特定热连轧液压弯辊数学模型作为研究对象,同时根据经典模糊控制器能够适应一定参数的变化,满足动态性能控制要求的特点,对模糊控制器的隶属度函数和量化因子、比例因子进行联合编码,利用遗传算法和基于变种群遗传和变尺度混沌优化策略的混合算法(MSC-VaPSGA)实现模糊控制器参数的同步优化。在模糊控制器的优化过程中,根据模糊控制器的隶属度函数对称的特点,使搜索空间减半,从而使控制器的参数整定较为容易。最后将优化后的模糊控制器与PID控制器联合使用,来控制液压弯辊板形控制系统中电液伺服压力控制系统的输出压力。实验证明利用优化算法对模糊控制器的参数进行优化,有利于系统的全局最优,避免了人工整定的诸多困难。同时模糊PID并行控制器有效地克服了传统模糊控制和PID控制的缺点,具有良好的快速响应和稳态特性,实现了对轧钢机液压弯辊系统的有效调节。
本文还对板形控制技术的基本理论、发展历史进行了较为系统的阐述。同时对模糊控制、优化算法等基础理论进行了简要概括。依据现有的实验条件将液压弯辊的控制技术在MATLAB软件中进行了仿真。并对传统的PID控制器和本课题所提出的基于优化算法的模糊-PID并行控制器的控制效果进行了对比,实验证明经优化后的模糊-PID并行控制器无论是在动静态性能上,还是抗干扰能力上都具有传统PID不可比拟的优势,进一步验证了本课题的可行性和实用性。