dak控制系统

主要内容

预设定

纵向平均控制

横向误差控制预设定目的

减少每一卷钢的废弃长度，提高成材率 提高自动涂层控制的精度和速度

控制框图

DAK预设定数值

预设定模型

],,,,,,[32V e

H P k k k A f W z =W

W ：平均涂层值

K2,K3,KZ :经验值，取决于涂层类型P ：喷气压力

H :气刀距带钢距离

e ：平均唇缝值

V ：生产线速度

自适应系数A 计算

1

=A 反馈值

模型计算值==Wfeedback Wth A new

P&H 计算

喷气压力计算

W

e A

k k V P k L H

z ××××=×32L

：平均唇缝值 气刀到带钢距离计算

),(min e H

e H MAX H ×=

饱和计算

自动预设定计算中，如果计算P&H 值出现以下情况： P>Pmax 或PH>Hmax 或H则需要进行饱和计算，此时P 取极值

饱和计算公式：

3

2k W P A

k V k e H z ××××××=

预设定输入

PDI（涂层厚度，涂层类型，带钢宽度，锌层厚度）生产线数据（线速度，自适应系数）

预设定输出

过程数据（唇缝值，喷气压力，水平距离）

预设定状态（正常/预设定计算错误/输入数据错误）

自动涂层厚度控制系统（ACC）

纵向平均控制

反馈控制

前馈控制

横向误差控制

涂层厚度模型

g

H

k z e

P A k k V W 3

2−×××=W ：平均涂层值

K2,K3,KZ :经验值，取决于涂层类型A ：自适应系数

P ：喷气压力

H :气刀距带钢距离

g ：平均唇缝值

V ：生产线速度

控制策略

H

H W

P P W W Δ∂∂+Δ∂∂=Δ0

=ΔH W

P

W P ∂∂×Δ=Δ假设线速度恒定为常数，且忽略其他参数对平均涂层厚度的影响，只考虑控制压力和距离

1.首先假设

2.压力调节出现饱和（压力达到最大或最小值）

压力=饱和值，进行水平距离调节

W

H

P P W W H ∂∂×Δ∂∂−Δ=Δ)(lim 3.应用压力和水平调整量

增益计算

增益、计算

P

∂W P

∂∂W H ∂∂W H ∂∂目标涂层值值

前后刀检测的平均压力−=−=−==∂∂W P et MeanT ess DakMean dPdW W P arg Pr

dPdH dPdW dHdW W H ==∂∂g

P K DakLipGap ess

DakMean K dPdH ×=

×=33Pr 3

3WK g

g P K W

P

dHdW =×=

纵向平均控制流程

Smith 预估补偿控制原理

Smith 补偿函数为

s

P P s

P L e s G s G e s G s G ττ−−−=−=)()()1)(()(

Smith 预估控制在DAK 中的应用)

()(测厚仪检测值目标涂层值模型输出值锌层滞后模型输出值−+−=ΔW 模型预测值

滞后模型预测值

W ΔP ΔH

Δ和Smith 预估补偿器的输出就为滞后模型涂层输出值减去模型涂层输出值

前馈控制原理

前馈控制在DAK 中的应用

V

V W

H H W

P P W W Δ∂∂+Δ∂∂+Δ∂∂=Δ考虑线速度变化

V

W

V W =∂∂H

H W

P P W V W W Δ∂∂+Δ∂∂=∂∂−Δ

横向误差控制框图

为了得到第j个电机对第i个检测点的锌层厚度的影响

假设：

1.相邻刀唇之间的唇形为线性

2.第j个电机只影响第j-1和第j+1个电机之间的唇形形状并不能影响第j-2与

第j-1个电机之间的唇形以及第j+1与第j+2个电机之间的唇形

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−−>−=其他情况如果a j i a

j ij X X P X X P m 1 0i

转换系数计算

涂层厚度对唇缝偏导数

14个刀唇机构的变化量总和对第个检测点的涂层厚度的变化值

23j

j g W H K g W −=∂∂j j j ij g g W m C Δ∂∂=∑=141i g

最优控制策略

控制目标定义为2

14

1

121)()(c g g m Cai r Cgi Cai J j j jj ij n i n i +Δ−=+−=∑∑∑===0=∂∂k

g J

14

,2,1L =∀k ∑==Δ14

1

j j g 约束条件⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝⎛011)(2211L M kk T r r MR MR r ）（⎟⎟⎟

⎟⎟⎟

⎠⎞

⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝⎛−ΔΔΔc g g g k M 21=⎟⎟⎟

⎟

⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜⎝⎛

0a C MR T ）（

唇缝参考值小于0.5mm，禁止上刀唇向下运动 唇缝参考值大于3mm，禁止上刀唇向上运动 相邻唇缝互锁，相邻唇缝不能超过0.5mm

刀唇饱和控制策略

按一定速度缓慢变化刀唇调整值，以避免损坏刀唇

V_corr：刀唇电机速度

L：带钢宽度

Corr：刀唇调整量

V：带钢速度