活套多变量系统建模与智能解耦控制研究
2 0 1 5年1月控制工程Jan . 2 0 1 5
第22卷第1期Control Engineering of China V ol.22 , No. 1 文章编号：1671-7848（2015）01-0102-06 DOI: 10.14107/https://www.docsj.com/doc/b713844214.html,ki.kzgc.130002
活套多变量系统建模与智能解耦控制研究
李伯群，富剑华，李济翰，张大庆
（辽宁科技大学电子与信息工程学院，辽宁鞍山 114051）
摘 要：活套系统控制的好坏，直接影响成品带钢的宽度、厚度等性能指标。活套系统
的控制目标是恒定活套量下保持张力波动尽可能小，即降低活套张力控制和高度控制的
相互干扰，使系统更加稳定。控制系统能够根据检测到的活套辊摆角的变化，一方面给
出控制率去调整上游机架的轧辊速度以保持套量不变; 另一方面在带钢轧制过程中，为
了保持恒定带钢张力，活套输出的张力矩就必须随着活套角度的不同而相应地改变。针
对活套系统非线性、强耦合、多约束等特点，以鞍钢1700热连轧精轧机组为背景，建立
了活套系统的动态数学模型。针对该模型提出了一种新型控制策略--单神经元PID与小
脑模型复合控制算法来实现活套系统的多变量解耦控制。仿真结果验证了本算法的有效
性，其解耦响应速度和抗干扰能力明显优于传统PID解耦控制效果。
关 键 词：活套系统；建模；智能解耦；小脑模型
中图分类号：TP273 文献标识码：A
Modeling and Intelligent Decoupling Control of Looper Multivariable System
LI Bo-qun, FU Jian-hua, LI Ji-Han, ZHANG Da-qing
(School of Electronic and Information Engineering，University of Science and Technology Liaoning，Anshan 114051)
Abstract：The control quality of looper system affects directly performances in the width and thickness of a product. The objective of looper control is to keep tension fluctuation as small as possible under constant looper height. It is necessary to reduce interference between the tension and height, and to make the system more stable. According to the detected looper roller angular change, the system not only gives control rate to adjust the roller speed in upstream stand to keep the looper height but also maintains constant strip tension in the process of rolling. The output tension torque of the looper must be changed with different looper angle when looper arm is in a swing state.
A looper system has the features of nonlinearity, strong coupling, uncertainty, and multi-constraints. In this paper, a dynamic mathematical model of looper system is set up based on 1700ASP. A new control strategy of the CMAC and single neurons PID is introduced to decouple the system. Simulation results show that the algorithm is effective and its response speed and anti-interference ability are superior to conventional PID control.
Key words: looper system; modeling; intelligent decoupling; CMAC
1 引言
恒定活套量和小张力轧制是现代热轧精轧机组的一个基本特点[1]。活套系统的控制好坏，直接影响成品带钢的宽度、厚度等性能指标。传统活套高度和张力控制系统是由多个单输入单输出控制器组成，每个单独控制不仅要接受别的控制回路来的干扰量，同时还给别的控制回路施加干扰，严重影响了控制效果，所以在控制特性上指标不高[2-3]。因此，消除两者之间的耦合关系，使活套工作在稳定状态，成为活套控制的一个重要研究课题。轧制技术发展需要强有力的技术支持，但目前的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，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。本文在建立了活套系统模型的基础上，提出了一种新型的解耦控制策略—单神经元PID与CMAC 复合控制。