一、綜述本課題國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義

　　鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展的今天，鋼材市場(chǎng)的競爭愈演愈烈。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，汽車、機(jī)械制造、電器和電子行業(yè)對(duì)板帶材的質(zhì)量提出了更高的要求。對(duì)于板帶鋼來說，如何生產(chǎn)出厚度、寬度、板形、板凸度、平面形狀等指標(biāo)都符合實(shí)際需要的產(chǎn)品是關(guān)鍵的技術(shù)所在。

　　在所有的尺寸精度指標(biāo)中，厚度精度是衡量板材及帶材的最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。厚度自動(dòng)控制(Automatic Gauge Control 簡稱 AGC)是提高帶材厚度精度的重要方法，其目的是獲得帶材縱向厚度的均勻性，從而生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。目前，厚度自動(dòng)控制已成為現(xiàn)代化板帶材生產(chǎn)中不可缺少的組成部分。從50年代初步應(yīng)用到現(xiàn)在，已發(fā)展到十分成熟的地步。

　　板厚控制技術(shù)及其理論的發(fā)展經(jīng)歷了由粗到細(xì)、由低到高的發(fā)展過程。20世紀(jì)30年代以前,近代軋制理論處于孕育萌生期。20世紀(jì)30～60年代，是軋機(jī)的常規(guī)自動(dòng)調(diào)整階段。該階段中軋制理論的發(fā)展和完善為板帶軋機(jī)的厚度控制奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)隨著自動(dòng)調(diào)節(jié)理論和技術(shù)的發(fā)展 ,并逐步應(yīng)用于軋制過程 ,使軋機(jī)的控制步入了常規(guī)模擬式調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制階段。20世紀(jì) 60～80年代，進(jìn)入計(jì)算機(jī)控制階段；60年代中期出現(xiàn)了熱連軋機(jī)發(fā)展的鼎盛時(shí)期；60年代后期，逐步過渡到以計(jì)算機(jī)設(shè)定和微機(jī)進(jìn)行DDC過程控制階段，并將這種控制方式大量應(yīng)用于冷連軋機(jī)；70年代起，液壓厚控技術(shù)的應(yīng)用使板厚控制技術(shù)發(fā)生了重大變革。20世紀(jì) 80年代到現(xiàn)在，板厚控制向著大型化、高速化、連續(xù)化的方向發(fā)展，成為板厚技術(shù)發(fā)展的新階段。這一階段已將板厚控制的全過程溶入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的自動(dòng)化級(jí)和基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)[1]。

　　近年來，國內(nèi)外在板形和板厚等控制技術(shù)方面取得了許多新的進(jìn)展。國外早在五十年代就開始在電動(dòng)機(jī)械壓下軋機(jī)上采用AGC控制技術(shù)以提高帶材縱向厚度精度。國外軋機(jī)的厚度控制應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)械軋機(jī)和液壓軋機(jī)、冷軋機(jī)和熱軋機(jī)、連軋機(jī)和單機(jī)架軋機(jī)[2]。近30年來，國外軋機(jī)的裝備水平發(fā)展很快。在冷帶軋機(jī)上廣發(fā)利用液壓壓下、液壓彎輥、厚度自動(dòng)控制、板形控制和計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)，在新技術(shù)運(yùn)用方面均已采用液壓AGC系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制相結(jié)合的DCS，裝設(shè)了測(cè)量精度高的三測(cè)儀表（測(cè)厚、測(cè)壓、測(cè)張），且裝設(shè)了板形檢測(cè)裝置。研究開發(fā)了秒流量AGC在可逆式冷軋機(jī)上的應(yīng)用，在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮了不可忽視的作用[3]。人工智能(AI)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，包括模糊控制(FZ)、專家系統(tǒng)( ES)和人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(ANN)技術(shù)在 AGC系統(tǒng)中的應(yīng)用,已經(jīng)取得了巨大成果和經(jīng)濟(jì)效益。采用現(xiàn)代控制方法(如多變量控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制等)和智能控制方法(如模糊控制、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)相結(jié)合的手段，已成為板形板厚綜合控制的發(fā)展趨勢(shì)[4]。我國在這方面的發(fā)展也很迅速，如在基礎(chǔ)控制方面、計(jì)算機(jī)控制、控制算法上取得了很大成績。智能控制等先進(jìn)控制技術(shù)在軋機(jī)軋制力控制等方面也有了初步應(yīng)用，并取得了一定成果。我國自行研制的冷熱板帶軋機(jī)的液壓 AGC系統(tǒng)在軋制線上也得到了成功應(yīng)用[5]。近幾年，許多引進(jìn)的軋機(jī)相繼進(jìn)行了技術(shù)改造，增加液壓壓下系統(tǒng)，并配備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)液壓厚度自動(dòng)控制。液壓進(jìn)行厚度控制(HGC)大大減少了壓下設(shè)備，提高了軋機(jī)輥縫的調(diào)節(jié)速度和精度，促使軋機(jī)軋制速度有了大幅度提高而且軋材質(zhì)量明顯改善。響應(yīng)速度快，液壓自動(dòng)增益控制的響應(yīng)速度比電動(dòng)自動(dòng)增益控制快2個(gè)數(shù)量級(jí)以上；調(diào)整精度高，過載保護(hù)簡單、可靠；可以改變和控制軋機(jī)工作機(jī)座的當(dāng)量剛度，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)效益高。開發(fā)實(shí)用性、高精度自控系統(tǒng)裝備現(xiàn)有的設(shè)備，能使我國鋼鐵冷軋?jiān)O(shè)備的控制水平進(jìn)一步提高[6]。

　　二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題

　　本課題主要研究設(shè)計(jì)單機(jī)架可逆冷軋機(jī)上的液壓壓下伺服系統(tǒng)，并研究厚度自動(dòng)控制原理。厚度自動(dòng)控制的基本方式是通過測(cè)厚儀或者其他傳感器對(duì)帶鋼的實(shí)際軋出厚度進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，根據(jù)實(shí)測(cè)值與給定值相比較得到的偏差信號(hào)，借助各種測(cè)量裝置調(diào)整壓下量、張力或壓下速度，將軋機(jī)出口厚度控制在允許的偏差范圍內(nèi)。

　　為了消除各種原因造成的厚差 ,運(yùn)用軋制時(shí)的彈塑性曲線 ,可采用各種不同的厚度調(diào)節(jié)方案和措施。(1)調(diào)壓下。調(diào)壓下是厚度控制最主要的方式，常用來消除由于軋件和工藝方面的原因影響軋制壓力而造成的厚度差，調(diào)壓下方法包括反饋式、厚度計(jì)式、前饋式、秒流量法液壓式等厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于熱連軋、冷連軋的頭幾機(jī)架、單機(jī)架冷軋機(jī)上。(2)調(diào)張力。調(diào)張力即利用前后張力的變化來改變軋件塑性變形線的斜率以控制厚度。

　　(3)調(diào)軋制速度。軋制速度的變化影響到張力、溫度和摩擦系數(shù)等因素的變化 ,故可通過調(diào)速來調(diào)張力和溫度，從而改變厚度[7]。

　　可逆冷軋機(jī)的厚度控制是一個(gè)位置隨動(dòng)系統(tǒng)，在軋制過程中能否根據(jù)測(cè)量的厚差快速控制輥縫準(zhǔn)確定位，是一個(gè)重要問題。影響冷軋機(jī)厚度精度的因素很多，而且這些因素又相互影響著，這就為通過控制來提高厚控精度造成了很多難點(diǎn)。建立能真實(shí)反映被控對(duì)象內(nèi)在本質(zhì)的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，而數(shù)學(xué)模型卻是設(shè)計(jì)控制器及獲得最佳控制效果的基礎(chǔ)。對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)而言，系統(tǒng)設(shè)定值的精度難以保證，從而也限制了AGC的控制精度。影響出口厚度波動(dòng)的因素很多。測(cè)厚儀的安裝位置，導(dǎo)致了檢測(cè)到的出口厚度在反饋控制上的滯后。當(dāng)前，厚度控制系統(tǒng)的控制難點(diǎn)除了以上幾個(gè)方面的原因外，還有其他方面的因素限制了控制精度的提高，如軋機(jī)的制造水平、測(cè)量技術(shù)的發(fā)展等，特別是在老軋機(jī)上進(jìn)行設(shè)備改造時(shí)，這些影響因素更加明顯。

　　目前，關(guān)于液壓 AGC系統(tǒng)的研究主要集中在液壓AGC系統(tǒng)建模和液壓AGC系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析兩方面。本課題要求設(shè)計(jì)完成液壓壓下伺服系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上還要為系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真來分析研究其動(dòng)態(tài)特性。

　　三、研究步驟、方法及措施

　　拿到設(shè)計(jì)說明書后，我們首先要對(duì)題目進(jìn)行分析，知道自己所需要研究的內(nèi)容和解決的問題。接下來我們要按一定的步驟來完成我們的目標(biāo)。搜集與題目相關(guān)的資料，了解前人做過的工作及與課題相關(guān)的資訊。盡可能多的了解可逆冷軋機(jī)液壓壓下的原理和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。然后，我們要充分利用已有的參考圖紙和網(wǎng)絡(luò)資源，直觀的掌握可逆冷軋機(jī)液壓壓下的結(jié)構(gòu)，研究液壓壓下動(dòng)作實(shí)現(xiàn)過程，明白這些功能的實(shí)現(xiàn)途徑。再次，對(duì)于可逆冷軋機(jī)液壓壓下的各個(gè)參數(shù)的計(jì)算方法要理解，明白計(jì)算的參數(shù)目的，并最后校核。最后，要邊畫草圖，邊理解修正，直到最后完全掌握設(shè)計(jì)的題目，完成最后

　　圖紙和說明書。具體設(shè)計(jì)流程及內(nèi)容：

　�。�1）明確設(shè)計(jì)要求：理解主機(jī)的工藝目的及結(jié)構(gòu)布局，綜合多方面的信息綜合列出各個(gè)要求。

　�。�2）擬定控制方案，繪制原理方塊圖。

　�。�3）靜態(tài)設(shè)計(jì)：確定動(dòng)力元件參數(shù)，選擇系統(tǒng)組成元件。

　　（4）動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)：確定系統(tǒng)組成元件動(dòng)態(tài)特性，計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。

　　（5）校驗(yàn)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)，如需要進(jìn)行系統(tǒng)校正。

　�。�6）繪制正式工作圖，編制技術(shù)文件。

　　四、主要參考文獻(xiàn)

　　1 孫蕾,王焱. AGC控制技術(shù)的發(fā)展過程及趨勢(shì)[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào).2007,21(3):222-224

　　2 馮開林.冷帶軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)的研究[J].河北秦皇島.燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文.1993,1

　　3 張勇強(qiáng).秒流量AGC在可逆式冷軋機(jī)上的應(yīng)用[J].軋鋼.1996,(3):16-20

　　4 王莉,陳緬仁,孫一康.基于PID神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的冷連軋板形板厚多變量綜合控制[J].冶金自動(dòng)化.2002,(2):15

　　5 朱培燕. AGC控制技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].梁中華遼寧科技學(xué)院學(xué)報(bào).2006,8(1):20-21

　　6 韓宗剛.冷帶軋機(jī)秒流量液壓厚控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[J].河北秦皇島.燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文. 2006,1

　　7 賀峻,王艷麗.單機(jī)架可逆式冷軋機(jī)AGC系統(tǒng)[J].鋼鐵研究.2000,(5): 32-33

　　五、指導(dǎo)教師意見

　　指導(dǎo)教師簽字：

　　年  月  日

　　六、系級(jí)教學(xué)單位審核意見：

　　審查結(jié)果： □ 通過□ 完善后通過□ 未通過

　　負(fù)責(zé)人簽字：

　　年  月  日

[有關(guān)AGC液壓伺服系統(tǒng)壓下開題報(bào)告]