冷轧机压下系统无模型控制器的设计与仿真分析

王宏文，高维国，王艺伶，黄巍巍

（河北工业大学 控制科学与工程学院，天津 300130）

1 引言

板带冷轧位置自动控制（APC）是厚度自动控制（AGC）系统的重要组成部分，往往作为轧制控制策略的内环，使系统快速消除外来因素对预设辊缝的影响，实现恒辊缝控制。冷轧机压下系统是APC的执行机构，一般采用PID控制，其响应的快速性和调节精度在很大程度上会影响轧后带材的纵向厚度精度。

板带材冷轧生产过程连续性强，现场干扰因素众多，具有高阶非线性、大滞后、不确定等特点［1］。传统的控制方法包括模糊自适应PID控制，都局限于参数最优，无法实现控制器结构的自适应最优控制。

为此，本文针对液压压下系统的特点，将各部件进行建模，利用现场参数得到具体的数学模型，将无模型自适应控制（model－free adaptive control，MFAC）思想应用于电－液伺服驱动的冷轧机压下系统的控制中，以提高轧辊位置控制的抗干扰能力和控制精度，进而提高板带材厚度精度。无模型自适应算法是一种既有现代控制理论与经典PID理论的优点，又能适应复杂系统优化控制要求的算法［2］。仿真结果表明了无模型自适应控制器能够适用于高阶非线性、大时滞、不确定的被控对象。

2 冷轧机压下系统建模分析

河北省某钢厂采用单机架可逆冷轧机，钢坯以厚度为3～4mm的碳素钢为主，轧制3个道次，轧后成品为0.12mm薄钢带，控制系统采用欧姆龙CS1系列PLC，采用位置、厚度双闭环控制策略，原位置环控制采用模糊PID算法。为进一步提高轧辊位置精度，钢厂进行工艺改造工程，首先对现场设备及新的控制策略采取了建模与仿真分析，以检验改造方案的可行性。……