本书论述了当前最先进的板带材冷轧自动化生产工艺及自动化控制技术，包括冷轧主令控制、液压伺服控制、冷轧厚度与张力控制、冷轧板形检测技术、冷轧板形控制、冷轧过程控制、冷轧在线数学模型、模型自适应与轧制规程优化等，论述了它们的控制原理和实现方法等，并展示了板带材冷轧自动化控制技术的工业应用实例。

本书适合作为普通高等院校材料类和自动化类专业教材，也可供材料、自动化和机械领域科研院所、高等院校和各材料加工企业的人员参考，尤其适合从事轧制过程自动化控制的研究人员与工程技术人员参考。

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第1章板带材冷轧生产工艺及自动化概述1

1.1板带材冷轧生产工艺1

1.1.1板带材冷轧生产工艺特点1

1.1.2可逆式冷轧生产工艺2

1.1.3连续式冷轧生产工艺5

1.2板带材冷轧生产设备9

1.2.1冷轧机主要机型9

1.2.2冷轧机设备组成形式13

1.3板带材冷轧机自动化控制技术14

1.3.1分级式计算机控制系统15

1.3.2生产管理控制级16

1.3.3过程控制级16

1.3.4基础自动化17

第2章冷轧主令控制19

2.1轧机速度控制19

2.1.1预设定值处理19

2.1.2主令速度计算20

2.1.3轧区带材跟踪25

2.1.4带尾自动定位28

2.2自动剪切控制29

2.2.1自动剪切控制原理29

2.2.2自动剪切参数计算31

2.2.3自动剪切控制效果32

2.3卷取机控制32

2.3.1卷取机工作流程33

2.3.2瞬时卷径计算34

2.3.3卷筒数据交换34

2.3.4转盘旋转补偿35

2.4动态变规格37

2.4.1调节方法37

2.4.2控制模式38

2.4.3参数计算38

第3章液压伺服控制40

3.1液压辊缝控制40

3.1.1设备情况40

3.1.2辊缝/轧制力测量41

3.1.3控制原理42

3.2液压弯辊控制47

3.2.1设备情况47

3.2.2弯辊力测量49

3.2.3控制原理50

3.3液压轧辊横移控制53

3.3.1设备情况53

3.3.2中间辊横移位置测量54

3.3.3控制原理55

3.4伺服补偿控制57

3.4.1伺服非线性补偿57

3.4.2伺服零偏补偿62

3.4.3伺服震颤补偿62

3.4.4油压缩补偿62

3.5机架管理63

第4章冷轧厚度与张力控制66

4.1冷轧厚度控制的理论基础66

4.1.1厚度变化的基本规律66

4.1.2影响厚度的因素67

4.1.3厚度控制的基本手段69

4.2冷轧厚度控制的基本形式69

4.2.1前馈AGC69

4.2.2监控AGC72

4.2.3秒流量AGC74

4.2.4压力AGC75

4.3单机架冷轧机厚度控制策略75

4.3.1监控AGC76

4.3.2厚度计AGC79

4.3.3轧机刚度实时计算83

4.3.4轧件塑性系数实时计算84

4.3.5轧制效率补偿85

4.3.6轧辊偏心补偿85

4.4单机架冷轧机张力控制策略89

4.4.1间接恒张力控制89

4.4.2控制参数的获取91

4.5箔材冷轧厚度控制策略93

4.5.1轧制力监控AGC93

4.5.2张力监控AGC95

4.5.3轧制速度AGC98

4.5.4厚度优化控制102

4.5.5目标厚度自适应控制104

4.5.6速度最佳化控制105

4.6冷连轧厚度控制策略106

4.6.11号机架前馈AGC107

4.6.21号机架监控AGC110

4.6.32号机架秒流量AGC114

4.6.45号机架前馈AGC117

4.6.55号机架监控AGC118

4.6.6末机架轧制力补偿控制124

4.6.7动态负荷平衡控制125

4.7冷连轧张力控制策略127

4.7.1张力制度的确定127

4.7.2入口张力控制128

4.7.3出口张力控制130

4.7.4机架间张力控制133

第5章冷轧板形检测技术139

5.1板形辊的结构、检测原理及检测信号139

5.1.1压磁式板形辊结构与检测原理139

5.1.2压电式板形辊结构与检测原理141

5.1.3两种板形辊板形信号之间差异143

5.2板形测量信号处理模型145

5.2.1板形辊的结构和主要参数145

5.2.2板形测量值表达式145

5.2.3径向力测量值的标定平滑处理150

5.2.4边部测量段径向力的修正151

5.2.5板形辊故障测量段处径向力的确定154

5.2.6带材横向厚度分布计算154

5.3板形测量信号处理模型的实际应用155

5.3.1板形测量值的插值转换155

5.3.2板形测量值计算模型应用效果156

第6章冷轧板形控制159

6.1冷轧板形预设定控制159

6.1.1板形预设定计算策略160

6.1.2板形目标曲线设定模型160

6.1.3板形调节机构设定计算流程166

6.1.4轧辊热凸度与磨损计算168

6.2冷轧板形闭环控制169

6.2.1板形调控功效系数计算170

6.2.2多变量最优板形闭环控制175

6.2.3板形前馈控制180

6.3中间辊横移速度控制模型181

6.3.1UCM轧机中间辊初始位置计算181

6.3.2中间辊横移阻力的确定182

6.3.3中间辊横移速度设定183

6.4板形调节机构动态替代控制185

6.4.1工作辊弯辊超限时的替代板形调节机构选择185

6.4.2工作辊弯辊与其他替代执行器的在线控制模型186

6.4.3工作辊弯辊超限替代模型的制定186

6.5非对称弯辊控制190

6.5.1非对称弯辊的工作原理191

6.5.2非对称弯辊的板形调控功效191

6.5.3非对称弯辊控制对辊间压力分布的影响193

6.5.4非对称弯辊与轧辊倾斜控制的选择194

6.6工作辊分段冷却控制194

6.6.1分段冷却控制原理195

6.6.2控制器设计196

第7章冷轧过程控制201

7.1过程控制系统总体结构201

7.2数据通信与数据管理203

7.2.1过程控制数据通信203

7.2.2过程控制数据管理205

7.2.3带钢数据同步207

7.3钢卷跟踪208

7.3.1轧机跟踪区域划分208

7.3.2钢卷跟踪的实现210

7.3.3分卷或断带处理211

7.4模型设定系统212

7.4.1模型设定系统结构212

7.4.2模型计算触发条件213

7.4.3模型设定计算流程214

7.4.4动态变规格设定214

7.4.5模型自适应216

第8章冷轧在线数学模型218

8.1冷轧变形区微单元模型218

8.1.1微单元的划分及几何参数计算218

8.1.2微单元的受力分析及计算220

8.1.3边界条件的求解222

8.1.4前滑值的计算223

8.2变形抗力与摩擦系数模型224

8.2.1变形抗力模型224

8.2.2摩擦系数模型224

8.3轧制力模型和迭代算法226

8.3.1轧制力模型226

8.3.2轧制力和轧辊压扁半径的解耦算法226

8.3.3实例计算与分析228

8.4轧制力矩与电机功率模型230

8.4.1轧制力矩模型230

8.4.2电机功率模型230

8.4.3电机机械功率损耗测试230

8.5轧机弹跳与辊缝设定模型231

8.5.1轧机弹跳模型232

8.5.2轧机刚度系数测试232

8.5.3辊缝设定模型233

8.6弯辊力与轧辊横移模型234

8.6.1弯辊力设定模型234

8.6.2轧辊横移设定模型235

第9章模型自适应与轧制规程优化236

9.1模型自适应的原理236

9.1.1模型自适应算法236

9.1.2模型自适应的类型237

9.1.3模型自适应流程238

9.2实测数据的计算与处理239

9.2.1实测数据的测量与间接计算240

9.2.2测量值可信度的计算242

9.3模型公式自适应243

9.3.1轧制力模型自适应243

9.3.2轧制功率模型自适应245

9.3.3辊缝设定模型自适应246

9.3.4前滑模型自适应247

9.4模型参数的自适应247

9.4.1模型参数自适应的方案设计248

9.4.2模型自适应系数的寻优算法249

9.5轧制规程的比例分配法250

9.5.1轧制策略250

9.5.2制定轧制规程的流程251

9.6轧制规程的多目标优化252

9.6.1轧制规程目标函数结构设计253

9.6.2目标函数的建立256

9.6.3轧制规程的优化计算258

9.6.4计算流程262

9.6.5轧制规程优化算例263

第10章板带材冷轧自动化的应用266

10.1冷轧生产线概况266

10.2两级分布式自动化控制系统268

10.2.1基础自动化系统270

10.2.2过程自动化系统274

10.2.3人机界面系统275

10.2.4自动化网络系统278

10.2.5在线检测仪表280

10.3典型控制效果282

10.3.1动态变规格控制效果283

10.3.2辊缝控制效果283

10.3.3张力控制效果285

10.3.4厚度控制效果289

张浩宇，沈阳工业大学

本书论述了当前最先进的板带材冷轧自动化生产工艺及自动化控制技术，包括冷轧主令控制、液压伺服控制、冷轧厚度与张力控制、冷轧板形检测技术、冷轧板形控制、冷轧过程控制、冷轧在线数学模型、模型自适应与轧制规程优化等，论述了它们的控制原理和实现方法等，并展示了板带材冷轧自动化控制技术的工业应用实例。