第 28 卷第 12 期
2011 年 12 月
控 制 理 论 与 应 用
Control Theory & Applications
Vol. 28 No. 12
Dec. 2011
活活活套套套关关关联联联系系系统统统建建建模模模及及及滚滚滚动动动时时时域域域控控控制制制
文文文章章章编编编号号号: 1000−8152(2011)12−1797−06
张晓东
1,2
, 姚小兰
2
, 伍清河
2
(1. 中国石油大学 计算机与通信工程学院, 山东 青岛 266555; 2. 北京理工大学 自动化学院, 北京 100081)
摘要: 本文分析了热连轧活套系统下游机架轧制速度对活套张力系统的影响和热连轧多机架协同工作的特性,
建立了活套关联系统模型; 基于分散控制思想, 为每个活套系统单独设计控制器. 对于每一个活套子系统, 活套高
度和张力是强耦合系统, 本文采用一类基于滚动时域优化原理的多路控制策略, 在每个周期内顺序求解活套高度和
张力子系统的控制律后及时更新系统, 从H
∞
观点出发, 将解耦问题转化为干扰抑制和多目标优化问题. 仿真结果
证实了该方法具有良好的解耦效果和控制特性.
关键词: 鲁棒控制; 滚动时域控制; 活套控制
中图分类号: TP273 文献标识码: A
Modeling and receding-horizon control for
looper-interconnected systems
ZHANG Xiao-dong
1,2
, YAO Xiao-lan
2
, WU Qing-he
2
(1. College of Computer & Communication Engineering, China University of Petroleum, Qingdao Shandong 266555, China;
2. School of Automation, Bejing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
Abstract: By investigate how the rolling speed of downstream stands affects on the looper tension system, and analyzing
the characteristics of hot strip stands working in cooperation, we build the model for the looper interconnected system, and
develop separate controller for each looper system based on distribution control. To deal with the strong coupling between
the height and tension in a looper system, we employ the multiplex control strategy based on the receding horizon theory.
After all the subsystem-controllers are obtained sequentially in one cycle, the system is updated in time. The decoupling
problem is transformed into a compound problem of disturbance rejection and comprehensive optimization, according to
the H-infinity control theory. Simulation results show the effectiveness of this strategy in improving the decoupling effect
and the control performance.
Key words: robust control; receding horizon control; looper control
1 引引引言言言(Introduction)
恒定活套量和微张力轧制是现代热连轧机组的
一个基本特点. 活套控制是通过调整轧机轧制速度
使活套高度维持在设定值附近, 通过控制活套电机
电流使机架间张力恒定, 活套控制的好坏, 直接影响
产品质量. 现有的大多数活套控制都是传统的PI控
制, 但是PI控制不能有效的处理活套张力和高度系
统的耦合影响. 消除二者的耦合关系, 使活套稳定工
作, 提高产品的尺寸精度, 已成为活套控制的一个重
要课题. 针对活套高度和张力的耦合特性很多先进
的控制算法应用到这一领域当中, 如模糊控制
[1]
、智
能控制
[2]
、神经网络变结构控制
[3]
、逆系统理论
[4]
、
鲁棒控制
[5]
等. 预测控制由于具有处理硬约束的能
力而受到关注
[6]
.
以上的文献中, 对活套系统的分析只局限于单机
架活套系统, 当下游机架轧制速度的变化时, 利用计
算机系统将下游机架轧制速度增量按照一定的百分
比对上游机架逐移调整, 维持活套系统稳定, 没有考
虑相邻机架轧制速度增量对活套系统的影响从而导
致系统控制精度下降. 同时, 在带钢的稳态轧制阶段
总是存在着各种各样的带速扰动, 例如辊缝压下, 前
滑后滑的影响. 因此不可能始终保持各机架间的速
度配比关系. 由于按照比例逐移调整上游轧机轧制
速度, 会打破上游机架的秒流量平衡, 使整个连轧活
套系统的稳定性下降, 也会影响单机架的控制效果.
文中基于热连轧活套系统的工作原理, 考虑下游
机架轧制速度增量对活套张力系统的影响, 建立活
套关联系统模型; 基于分散控制思想, 单独为每个活
套系统设计控制器. 同时, 对于单个活套系统, 活套
高度与张力系统具有强耦合特性, 将彼此间的耦合
作用看做扰动, 从H
∞
观点出发, 将解耦问题转化为
干扰抑制问题, 基于滚动优化原理设计多路控制器,
即在每个周期内顺序求解子系统的控制律后及时更
新系统. 仿真结果表明, 基于活套关联系统模型, 采
收稿日期: 2010−06−29; 收修改稿日期: 2011−03−16.