基于Smith預估器的熱軋監控AGC研究

田超 韓永成 高丹

摘要：本文針對熱軋生產線由于厚度儀與軋機機架存在的物理距離導致的檢測滯后問題給帶鋼成品厚度的影響進行研究，采用Smith預估器來消除滯后對厚度控制的影響。首先，介紹Smith補償的原理。其次，給出監控厚度控制（Monitor Automatic Gauge Control MAGC）原理。再次，將Smith補償與監拄：AGC相結合，避免了由于檢測滯后給厚度造成的不良影響。最后，通過仿真可以看出采用Smith'預估器補償的方法能夠有效提升帶鋼的厚度控制精度。

關鍵詞：Smith預估器;厚度自動控制（AGC）;純滯后

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0005-01

0引言

隨著鋼鐵產能的過剩，用戶對帶鋼的質量要求越來越高。在帶鋼的質量指標中厚度精度一直排在重要位置，為了保證帶鋼厚度軋機自動控制系統都設計有厚度自動控制系統（AGC），而監控AGC是厚度自動控制系統的重要組成部分，其控制原理是通過軋機出口厚度儀檢測到的厚度偏差，來對上游機架的帶載輥縫進行調型。由于軋機結構的限制且為了保護測厚儀，測厚儀通常安裝在軋機出口，且距離末機架軋機有一定距離。因此，厚度儀檢測到的帶鋼厚度差并不是軋機機架本時刻的厚度差，存在一定的滯后，是一個純滯后系統。通過控制方法抵消滯后給帶鋼厚度控制和系統穩定性帶來的不良影響，具有重要意義。根據國內外學者對時滯系統的研究，本文采用Smith預估器來解決滯后對厚度及生產穩定的影響。通過仿真可以看出采用Smith預估器補償的方法能夠有效提升帶鋼的厚度控制精度。

1Smith預估器原理

通過式（3）可以看出，純滯后環節。一在閉環回路之外，這樣就抵消了純滯后環節給系統穩定性帶來的不良影響。

2Smith預估器監控AGC

在熱軋生產過程中，監控AGC是整個厚度控制系統的重要組成部分，它利用厚度儀檢測的厚度差來對上游機架的有載輥縫進行實時調整。然而厚度儀的安裝位置與軋機最后一個機架問有一定距離，這就造成了厚度儀檢測的數據與軋機出口厚度之間存在一個時間差，因此監控AGC是一個純滯后系統。通過上面的分析，本文引入smith預估器來抵消滯后給厚度控制系統和軋機穩定運行帶來的不良影響，其控制框圖如圖3所示。

在圖3中，△h-出口厚度差，△hp-Smith預估器模型出口厚度厚度差，△S-輥縫調節量。

其中軋機和測厚儀組成的被控對象的數學模型為：