Abstract: Combined with the characteristics of cold 20-roll mill, a set of high precision cold rolling mill rolling thin strips of the AGC integrated control strategy was proposed for the problems encountered in practical applications. The feedforward AGC, feedback AGC, mass flow AGC and gauge compensation AGC during acceleration and deceleration in the gauge control system were analyzed and studied in detail. An improved mass flow AGC algorithm was introduced. The application result indicates that the relative gauge error of product was within ±2μm, satisfying the requirement of the production.

Key words: AGC control strategy  Feedforward AGC  Feedback AGC  Mass flow AGC

【中图分类号】TJ810.3+76【文献标识码】B  文章编号1606-5123（2018）07-0000-00

1 引言

冷轧作为钢材深度加工的主要工序非常重要，而二十辊轧机在轧制薄带钢方面有着独特优势，已在全世界得到迅速发展。其中带钢的厚度精度是产品质量最重要的指标之一。自动厚度控制系统，简称AGC(Automatic Gauge Control)系统无论是在控制精度上，还是在可操作性上都是提高生产效率的关键所在。因此优化改进一套适用于二十辊轧机轧制高精度薄带钢的AGC系统是十分必要的。本文结合某厂二十辊轧机的实际情况，分析总结AGC系统中的各种控制策略方案并实现应用，最后给出现场应用效果。

2 AGC系统的控制策略

轧制过程是一个复杂的过程，影响带钢厚度的因素也复杂多变，这样导致了使用单一的AGC控制策略，往往难以取得好的控制效果。这就需要设计一种综合的AGC控制策略。

本套二十辊轧机主要采用了前馈AGC、监控AGC、秒流量AGC及变速厚度补偿AGC，用这几种AGC形式组合应用，构成AGC系统的控制策略。

2.1 前馈AGC

由于传递上的滞后或过渡过程的滞后，特别是当带钢来料的厚度波动较大时，会影响带钢的实际轧出厚度的精度。前馈AGC的控制原理就是在带钢未进入机架辊缝之前测量出其入口厚度H，并与给定厚度值H0相比较，预先估计出可能产生的轧出厚度偏差ΔH，由前馈AGC厚度偏差与辊缝压下的关系，确定为消除此偏差所需要的辊缝调节量，然后根据检测点进入辊缝的时间，提前调节辊缝对轧件带钢进行厚度控制。前馈AGC的辊缝调节量与厚度偏差的关系为[1]：

           

3 AGC系统控制策略方案分析

3.1 几种AGC形式的优缺点分析

前馈AGC对因来料带钢厚度偏差而引起的带钢出口厚度变化，可以取得较好的控制效果，但前馈控制属于开环控制，不能消除由轧辊磨损、热膨胀等轧机原因引起的厚度变化。

监控AGC是一种闭环控制，在一定程度上可以消除由于轧辊磨损等某些轧机原因引起的带钢厚度变化，但是为了保护测厚仪，一般将其安装在带钢出口侧距辊缝一定的距离处，这样测厚仪的测量结果必然有一定的时间滞后，所以监控控制是一种有滞后的控制策略，其对一些高频变化的因素如轧辊偏心、油膜厚度变化等，不但不能消除，有时反而使带钢的出口精度更加恶劣，监控AGC只能是以一定的周期进行修正调节，调节速度比较慢。

秒流量AGC克服了监控AGC的滞后影响，而且能够对高频变化的因素有比较理想的控制效果。然而，从其控制的数学模型中可分析，由于带钢的测量速度、轧机的刚度测量值以及轧制过程中轧件塑性刚度的在线估计值都存在一定的误差，采用上述数学模型计算出的辊缝调节量来消除带钢的厚度偏差仍然不可避免的会出现误差。

轧制速度的变化也会引起板带钢的厚度的波动，然而上面三种AGC控制技术，并不能消除这部分原因引起的厚差，所以变速厚度补偿AGC作为一种辅助AGC策略，可以控制由速度变化引起的偏差。

上面几种AGC控制策略，从各自机理出发，分别消除了由不同原因产生的厚度偏差。由此看来，应用一种控制策略往往难以达到消除带钢厚度偏差的要求。如果采用几种AGC控制策略协调工作的方式，取各自的优点，组成一种综合的控制策略，应该是提高厚度控制精度的可行方案。实际上，各种AGC的控制策略之间也存在着一定优化组合，本文基于这种思想，将设计出下文的AGC控制策略。

3.2 AGC控制策略方案

通过上文对各AGC控制策略优缺点的分析，可知秒流量AGC系统具有其它AGC无法比拟的优点，它被称为微米级厚度自动控制系统。它克服了以往AGC系统的缺点，使AGC系统的控制精度上升到了一个新的水平。所以秒流量AGC系统在生产实践中的应用意义重大。

由此，二十辊轧机AGC综合控制策略方案如下：以秒流量AGC为AGC控制系统核心部分，包括前馈AGC、监控AGC、变速厚度补偿AGC为辅助AGC形式的组合。其中，前馈AGC、监控AGC和变厚度补偿AGC作为粗轧道次的AGC组合控制方案，秒流量AGC作为精轧道次的AGC组合控制方案。当然，组合方案根据实际情况也可以灵活组合，比如秒流量AGC是成品道次带钢厚度控制的核心技术，通常情况下在精轧道次也需投入前馈AGC和变厚度补偿AGC，但是当秒流量AGC投入时监控AGC一般不投入。只有在来料偏差较大的粗轧道次这样的特殊情况下，偶尔可以同时使用秒流量AGC和监控AGC。

4 AGC系统控制策略的实现

前馈AGC和监控AGC等实现相对简单，下文主要分析控制策略中作为核心AGC形式的秒流量AGC的实现及算法改进。

4.1 流秒量AGC的实现

由秒流量恒定方程可知，求出口厚度，首先必须知道带钢入口厚度、入口速度和出口速度。本套二十辊轧机采用导向辊测速的办法测量入口速度和出口速度，采用德国IMS公司生产的测厚仪，其检测精度可达±1μm，完全能够满足控制要求。

将来料带钢分为m段，入口侧测厚仪实测每段来料的厚差。在控制软件中做一个队列存储每段实测来料的厚差，当某段进入轧机时，取出代入式(10)，得到出口厚差，由式(7)求得需调节辊缝量进行实时调节。具体算法流程如图2所示。

 

二十辊轧机AGC系统综合控制策略的使用直接提高了该钢厂的薄板带钢的产品质量。带钢产品厚度精度能够满足±2μm，满足厚度精度的轧制长度(%)均大于96%。实际的现场效果证明了本文总结出的基于二十辊轧机AGC综合控制策略可以很好地解决轧制带钢高精度厚度自动控制。

参考文献

[1]王彦廷.ZR-33WF-18二十辊森吉米尔轧机技术[J].冶金设备,2003,10(5):34-36.

[2]丁修堃.轧制过程自动化(第二版)[M].北京:冶金工业出版社,2005.91-100.

[3]孙杰,张殿华,李旭,等.单机架可逆冷轧机AGC系统的研究与应用[J].中国冶金,2008,18(4)43-46.

[4]张磊,李谋渭,刘鸿飞.流量AGC在250mm的可逆冷轧机的应用[J].冶金设备,2007,8(4):27-30.

[5]张立静,张浩.冷轧板厚度控制系统中的秒流量控制[J].河北冶金,2005,(2):62-63.

作者简介

刘宇 （1979-） 男 工学硕士 研究方向：冶金自动化工程