板带轧机AGC制技术
万能轧机AGC技术分析
图 ３ 轧机 刚度校 正 原理 图
在 型钢 轧 制 中采 用 Ａ Ｃ 技 术 并 不 多 见 ，尤 其 是 同 Ｇ
到 板 带 生 产 中 ，而 在 型钢 轧 制 生 产 中 ， 由 于金 属
的移 植 ，但 由 于 Ｈ 型钢 的翼缘 和 腹板 尺 寸 测量 比
较 困 难 ，所 以只 采 用 Ｇ —Ａ Ｃ Ｍ Ｇ ，它 是 以厚 度 计 模 型 为 基 础 ， 控 制 中 实 测 出 轧 制 力 和 辊 缝 值 ， 接 在 间 计 算 出轧 件 出 口厚 度 ， 求 出 与 目标 厚 度 之 差 ， 再 以 此 为根 据 改 变辊 缝 值 ， 使轧 出厚度 恒 定 。可 见 这 种
图 ２ 控 制 原 理 图
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ３期 根 据 图 ２ 可 以推 出 ：
：
钢
铁
技
术
・ ３ ２ ・
力 有相 应 的 二 个辊 跳 位 置 ，如 图 ３所 示 的 Ｆ 对 应
± ………………………… （ ） 丝 ２
际 对 Ｈ型钢 的 要 求及 国外 的 经验 ，提 出 了改 进 意 见 。
【 关键 词 】Ｈ型 锢
ＡＣ技 术 Ｇ
万 能轧 机 轧 制
１ 前言
制技术。 万 能 轧机 Ａ Ｃ 技 术 可 以看 成 为板 带 轧 机 Ａ Ｃ Ｇ Ｇ
ＡＣ 技 术 即 厚 度 自动控 制 技 术 已被 广 泛 应 用 Ｇ
出 改进 意 见 。
厚 控策 略 是 以 目标 厚 度 为基准 值 ， 不 是锁 定 厚度 ， 而
因此 从 理 论上 可 以严 格达 到 目标 厚度 ， 并被 广 泛 的
应用 到 实 际 的轧 机 控制 中 。
AGC控制
液压AGC控制技术的分析与应用摘要:综述板带轧钢厚度控制技术的发展和产生厚差的原因(主要有:温度、轧制力等)。
着重介绍了液压厚度自动控制的概念、原理、应用等。
关键词:液压AGC；原理；应用第一章液压AGC概念与原理1.1 液压AGC的概念厚度自动控制是通过测厚仪或传感器(如辊缝仪和压头等)对带钢实际轧出厚度进行连续地测量(或估算)，并根据实测值与给定值相比较后的偏差信号，借助于控制回路和装置或计算机的功能程序，改变压下位置、轧制压力、张力、轧制速度等，把厚度控制在允许偏差范围之内的方法。
特制品的厚度自动控制在一定尺寸范围内的系统称为厚度自动控制系统，简称为AGC。
液压AGC就是借助于轧机的液压系统，通过液压伺服阀调节液压缸的油量和压力来控制轧辊的位置，对带钢进行厚度自动控制的系统。
1.2板带轧钢产生厚差的原因带钢厚度精度可分为一批同规格带钢的厚度异板差和每一条带钢的厚度同板差。
为此可将厚度精度分解为带钢头部厚度命中率和带钢全长厚度偏差。
从厚差分布特征来看，产生厚差的原因有以下几种: (1)头尾温差，这主要是由于粗轧末出口速度一般比精轧机入口速度要高，因而造成了带钢头部和尾部在空气中停留时间的不同。
( 2)加热炉内导轨在钢胚表面造成的低温段称为水印，由于此段温度变化率大，厚度变动比较“陡”。
(3)活套起套过猛，对带钢产生冲击，使颈部厚度变薄。
( 4 )咬钢时，由于速度设定不协调加上动态速降造成钢套过大，起套并投入高速控制后由于纠偏过快造成带钢拉钢，这一松一紧使厚度减薄，宽度拉窄。
(5)温度波动造成轧制力以及厚度波动。
(6)油膜轴承的油膜厚度发生变化使实际辊缝变化，从而影响轧件厚度。
(7)轧辊偏心将直接使实际辊缝产生高频周期变化。
为了克服或减轻这些干扰因素对成品厚度的影响，除了改进AGC 系统的结构外，还可以将它与各种先进的智能算法相结合，以提高其精度。
1.3液压AGC基本原理1.3.1液压AGC 的设备及其与工作液压AGC技术是将机械、液压、自动控制以及轧制工艺等专业紧密联系在一起的综合先进技术。
精轧AGC功能说明
精轧AGC系统功能说明一、AGC系统概况由于带钢全长轧制中会遇到各种干扰，为了消除这些干扰的影响，减少带钢厚度公差，需设置精轧机组自动厚度控制系统，简称AGC系统，AGC系统是提高带钢全长厚度精度的主要手段。
AGC功能投入框图：二、AGC系统的功能GM-AGC，即轧制力AGC,即利用弹跳方程间接测量钢板厚度作为实测厚度进行反馈控制，这是AGC系统中基本的控制功能，根据GM-AGC中采用头部锁定值还是过程计算机设定值作为厚度基准可分为相对AGC（LK-AGC）或绝对AGC （AB-AGC），一般以绝对AGC为主。
KFF-AGC,即硬度前馈AGC，即将上游机架的实测轧制力所获得的硬度变化信息用于后面各机架进行前馈控制。
MN-AGC，即监控AGC，由于弹跳方程的精度不高，因此需利用未机架后测厚仪信号对厚度的系统偏差进行纠正。
三、 AGC算法GM-AGC轧制力AGC其基本原理就是弹跳方程，其本质就是轧机产生单位弹跳量所需要的轧制力。
北京北科麦思科自动化工程技术有限公司电话：(010) 89715559北京北科麦思科自动化工程技术有限公司 电话：(010) 89715559式中，ｈ为轧机实际出口厚度；S ０为辊缝预设值； P 为实际轧制力； M 为轧机刚度；轧机刚度M 在轧机牌坊制作安装完成以后就已经确定，是一个常值，无法修改，但是在实际的控制过程中，人们却希望轧机的刚度可变，比如为了消除轧辊偏心的影响，人们希望轧机的刚度尽可能的小，但为了消除来料厚度及材料温度变化的影响，又希望轧机刚度尽可能的大，因此产生了变刚度的控制方式。
假设预设辊缝值为S ０，轧机的刚度系数为M ，来料厚度为H ０，此时轧制压力为P １，则实际轧出厚度h １应为：当来料厚度或温度因某种原因有变化时，在轧制过程中必然会引起轧制压力和轧出厚度的变化，如果压力由P １变为P ２，则轧出厚度h ２为：当轧制压力由P １变为P ２时，则其轧出厚度的厚度偏差Δh 正好等于压力差所引起的弹跳量为：为了消除此厚度偏差，可以通过调节液压缸的位置来补偿轧制力变化所引起的轧机弹跳变化量，此时液压缸所产生的轧辊位置修正量Δx ，应与此弹跳变化量呈正比，方向相反，为：式中C 为变刚度系数。
可逆式冷轧机AGC系统
可逆式冷轧机AGC系统。
1 概述厚度自动控制(Automatic GaugeControl简称^AGC)在钢板轧机，特别是带钢轧机上得到普遍应用，从50年代初步应用到现在，已发展到十分成熟的地步。
板带材厚度控制应包括板带横向厚度和纵向厚度控制，前者通常由板形控制来解决，后者一般由厚度控制系统来解决。
AGC系统的作用是消除轧制过程中所产生的带钢纵向长度上的厚度差，使带钢后部保持与前端厚度一致。
它不管原始的辊缝设定值，而只能在预设定的基础上，使板带前后端厚度都控制在公差范围之内。
2 可逆式冷轧机厚控系统的特点可逆式冷轧机不同于连续式冷轧机，其工艺特点是：(1)轧件在可逆式轧机中往返轧制，轧制过程中要加速和减速；(2)在一台轧机上采用多道次轧制，每道次的带钢厚度及硬化程度不同；(3)带钢的性能随道次变化。
所以，可逆式冷轧机的厚控系统要考虑其往复可逆轧制的需要，在轧机前后各设一台测厚仪，而且当轧机逆轧时，要求反馈AGC系统能自动从一台测厚仪转到另一台。
同时，主电动机速度要与卷取机速度联调，使张力调节充分有效，达到在加速或减速和稳态轧制时确保厚度一致的目的。
3 厚度自动控制(AGC)的基本控制系统AGC的目标是消除厚差，所以首先要检测到轧制过程中带钢的厚差量，然后采取措施消除这一厚差。
所以，归纳起来是两个问题：a)厚差的检测：目的是检测带钢在轧制过程中每时每刻带钢可能出现的厚度差的大小；b)厚差的消除：厚差的消除分两个步骤：1)根据厚差大小，计算出调节量，输出控制信号；2)根据控制信号，完成调节过程。
前者称为AGC运算，属于AGC系统；后者由电机、液压缸等执行机构执行执行机构如何完成这一任务，由自动位置控制系统，亦称为APC(Automatic PositionContro1)的系统来解决，APC不属于AGC系统。
所以AGC的基本系统只包括两个环节，即厚差的检测和AGC运算。
4 可逆式冷轧机AGC系统典型的可逆式冷轧机AC,C自动厚度控制系统如图1所示，其具体构成包括轧制压力、前馈加减速补偿、压下监视器、张力监视器、弯辊力补偿、轧辊偏心率控制AGC等几个部分。
厚度自动控制系统概述
概述厚度自动控制系统(AGC),是英国钢铁协会于20世纪40年代末50年代初发明的,该方法称之谓BIRAAGC。
之后日本、德国、美国等发明了测厚计型AGC,称之谓GMAGC。
BISRAAGC控制模型中只有轧机参数M,没有轧件参数Q,从理论上讲是不完备的。
采用传统轧制力预报模型计算,最大偏差多在20%以上,所以传统的常规的数学模型不能提供足够精确的近似值。
即使采用自适应技术,利用实测数据重新计算模型参数,但由于模型本身结构的限制,也难于适应实际生产过程。
随着钢铁产品应用的增多,对钢铁板带产品的规格和质量都提出了更高要求,而轧制设备的自动化控制水平是关键,它的性能影响产品的精度和生产率。
现代化轧机的水平主要体现在高速、高效、高精度等方面,厚度精度是板材最重要的技术指标。
根据要求的板材厚度,设计合适的控制方案,来实现厚度自动控制(A utom atic G auge C ontrol)。
目前,板厚自动控制技术(AGC)已日益成熟,纵向厚差的控制精度基本得到了解决。
现代控制理论及智能控制理论与技术也被广泛地应用于轧制过程中的厚度控制。
己经取得了巨大成果和经济效益。
为了实现轧件的自动厚度控制，在现代板带轧机上，一般装有液压压下装置。
采用液压压下的自动厚度控制系统通常称为液压AGC。
AGC系统包括三个主要部分：1测厚部分：主要是检测得到的轧件实际厚度；2厚度比较和调节部分，主要是将检测得到的轧件实际厚度与给定厚度比较，得出厚差，此外，根据具体情况和要求，转换和输出辊缝调节量讯号；3辊缝调节部分：主要是根据辊缝调节讯号，通过压下装置对辊缝进行相应的调节，以减少或消除轧件的厚差基本概念1自动化：主要是指以无人化为目标的自动化技术。
它是在生产现场为使生产合理化而进行的自动操作和自动化技术的简称2等效刚度：实际工程中联接件或支承的刚度值随转速的变化,它是激振频率的函数.一般在转子动力学分析中,滚动轴承的刚度值采用统计数据,其范围为1×106～1×109Nm,或采用某些经验公式作估算3压下有效系数：空载辊缝该变量与它所引起的带钢实际轧出厚度的变化量比值4弹跳方程轧件出口厚度与原始辊缝及轧机弹跳量之间的关系,5：秒流量控制：利用轧机入口和出口带材长度及带材入口厚度几个测量结果，计算出轧出的带材厚度6相对值AGC：取带钢头某一实际轧制厚度值作为目标厚度，然后在轧制控制过程中，已检测出的出口辊缝值和轧制压力的增量信号来控制厚度，使带钢的厚度都被控制在改目标厚度范围之内，从而使后续带钢达到控制同板差目的控制系统7板带材钢卷包装对冷轧生产效率和产品质量的影响冷轧薄板(包括:电工钢板、不锈钢板、彩板和镀锌板等)通常的供货状态或是按一定规格剪成的板材,或是成卷的带材(统称为板带材)原理厚度自动控制是通过测厚仪或传感器对带钢轧出厚度进行连续的测量，并根据实测值与给定值相比较后的偏差编号，借助于控制回路和装置或计算机的功能程序，改变压下位置，轧制压力，张力，轧制速度等，把厚度控制在允许偏差范围内的方法。
北京科技大学科技成果——轧机液压AGC控制系统
北京科技大学科技成果——轧机液压AGC控制系统项目简介液压AGC具有响应速度快、控制精度高的优点，正在取代电动AGC成为当今新建轧机和欲改造轧机的首选技术。
北京科技大学高效轧制国家工程研究中心长期致力于液压AGC在大型工业轧机应用的研究，并在多条带钢连轧机组中取得成功应用，为轧钢技术国产化作出较大贡献。
AGC控制系统由L2过程控制系统和L1基础自动化控制体统组成。
L2级系统主要通过模型自学习完成对液压控制系统参数的缓慢变化造成的厚度偏差进行补偿；L1级系统则完成对实时参数变化造成的厚度偏差进行补偿，同时完成液压APC和液压AFC控制功能。
L2级完成的主要功能包括：轧制负荷分配及优化、辊缝位置基准计算和设定、轧制力预报、温度预报、模型自学习等。
涉及的计算模型包括：轧制力模型、变形抗力模型、残余应变模型、轧制弹跳模型（辊系弹性变形分析、轧机牌坊弹性变形）、板坯温度模型（辐射和对流、高压水、与轧辊接触产生的热传导、塑性功转变为热量引起的温升、摩擦热）、轧辊磨损模型、轧辊热膨胀模型、力矩模型、宽展模型、前滑模型、轧件尺寸计算模型、板形和板凸度模型、板厚控制与板形控制之间的关系、平面形状预测和控制模型等。
由L1级完成的液压AGC主要控制功能包括：液压缸位置控制（HAPC）、电动压下螺丝控制（EAPC）、自动厚度控制（HAGC，根据不同应用场合可以选择：压力AGC、硬度前馈AGC、测厚仪监控AGC、穿带自适应、快速监控AGC、流量AGC和张力AGC等的一种或几种）、补偿AGC（包括轧件宽度补偿、油膜轴承油膜厚度补偿、轧辊热膨胀与磨损补偿、尾部失张补偿、偏心滤波及补偿、伺服阀偏移补偿、穿带冲击补偿、卷取冲击补偿等）、轧辊平行控制（ALC）、自动纠偏、、轧机调零、轧机刚度测量、手动倾斜、事故锁定和卸荷等。
AGC工作方式包括相对AGC控制和绝对AGC控制两种。
该液压AGC系统和板形控制系统一起被评为“九五”国家重点科技攻关计划（重大技术装配）优秀科技成果，并已成功应用于多条轧线，取得了极高的控制精度。
AGC控制技术及其在铝板带轧制中的应用进展
AGC控制技术及其在铝板带轧制中的应用进展刘 辉（霍尼韦尔（中国）有限公司，四川绵阳 621000）摘要：最近几年来，我国的铝材需求量不断上涨，当前我国已经跃居全球铝行业大国。
我国和西方发达国家相比较，国内的铝产品质量还是比不上西方发达国家，国内对于高质量、高品质的铝产品还是需要进口，并且经常受到发达国家的技术封锁，这种情况的出现就限制了我国铝生产技术的发展。
基于此本文主要是通过分析了轧机板厚自动控制（AGC）技术的发展，并详细探讨了厚度控制与铝板带轧制中的实际应用，对于今后我国铝板所带来的轧制厚度控制提出建议，予以有关单位参考与借鉴。
关键词：AGC控制技术；铝板带轧制；实际应用；进展中图分类号：X924.4 文献标识码：A 文章编号：2096-4609（2019）26-0227-002一、前言在一定程度上铝是作为第一大有色金属材料，其具有耐腐蚀、质量较轻以及加工性能好、比强度较高与可再生利用等优点，被广泛的应用在交通运输、航空航天以及机械、电力、包装与军事装备等多个行业，铝材也是我国经济发展以及国防建设的主要物资。
铝板带材大约占据整个铝材加工的百分之六十左右，其实际应用是极为广泛的。
现代轧机板厚自动控制技术，下面简称AGC技术是具有控制精度高以及响应速度快的特点，现已经成为轧制高精度铝板带材必不可少的装备技术之一，其不仅是能够满足高质量与高性能的铝板产品需求，还能够提升其成才的几率，从而降低原材料的实际消耗，并且还可以提升板带轧机自动化水平等多方面的作用。
二、铝板带轧制综合分析国内的铝板带轧制是一种具有多变量、滞后、非线性、时变的复杂工业工程。
铝板带加工工艺的主要要求包含了下面几点：第一综合性能，其对于重要用途的铝板，其还要求具有极为良好的韧性与工艺性能以及冲压性等诸多要求之外，还需要具有极强的综合性能；第二是铝板带表面的质量，铝板带表面是不能出现拉裂、气泡以及结疤和刮伤等损伤；第三是铝板带尺寸的精度，其也包含了铝板带的长度、宽度以及厚度等方面的精确度；第四是铝板带的板型精度，铝板带必须要平坦，不出现瓢曲。
轧机AGC培训资料.
轧机培训教程1450液压AGC控制系统概述一：厚度自动控制原理AGC控制的目的，是借助于辊缝、张力、速度等可调参数，把轧制过程参数（如原料厚度、硬度、摩擦系数、变形抗力等）波动的影响消除，使其达到预期的目标厚度。
而辊缝、张力等参数的调节又是以轧机的弹性曲线和轧件的塑性曲线以及弹塑曲线即P-H图为依据的。
板带轧制过程既是轧件在轧制压力P的作用下产生塑性变形的过程，又是轧机在轧制压力P的作用下产生弹性变形（即所谓弹跳）的过程，二者同时发生，其作用力和反作用力相等而相互平衡。
由于轧机的弹跳，使轧出的带材厚度（h）等于轧辊的理论空载辊缝（So’）再加上轧机的弹跳值。
按照虎克定律，轧机弹性变形与应力成正比，则弹跳值应为P/K，此时h= So’+ P/ K式中：P——轧制力，t；K——轧机的刚度（t/mm），即弹跳一毫米所需轧制力的大小。
上式为轧机的弹跳方程，据此绘成曲线A称为轧机相关性变形式，如图，它近似一条直线，其斜率就是轧机的刚度。
但实际上在压力小时弹跳和压力的关系并非线性，且压力越小，所引起的变形也越难确定，亦即辊缝的实际零位很难确定。
为了消除这一非线性区段的影响，实际操作中可将轧辊预先压靠到一定程度，即压到一定的压力P。
然后将此时的辊缝批示定为零位，这就是所谓“零位调整”。
由图可看出：h= S0+(P-P0)/K式中S0——考虑预压变形的相当空载辊缝另一方面，给轧件一定的压下量（h0-h），就产生一定的压力（P），当料厚（h0）一定，h越小即是压下量越大，则轧制压力也越大，通过实测或计算可以求出对应于一定h值的P 值，在图上绘成曲线B，称为轧件塑性变形线。
B线与A线交点的纵坐标即为轧制力P，横坐标即为板带实际厚度h。
由P-H图可以看出，如果B线发生变形（变为B’），则为了保持厚度h不变，就必须移动压下位置，使A线移到A’，使A’和B’的交点的横坐标不变，亦即须使A线与B线的交点始终在一条垂直线C上。
轧机机架AGC控制
轧机一机架AGC控制前面已经讲过AGC控制系统的组成和控制方式。
下面以一机架为例具体讲解。
一、概述冷轧轧机使用的是日立设计的UCM轧机。
其AGC控制可分为两大部分：一机架的压下控制和2-4机架的精调速度AGC控制。
来料的缺陷基本上可在一机架消除。
一机架控制的好坏将直接影响到产品的质量。
所以，在本AGC系统中一机架采用了多种控制手段，其目的就是尽可能使一机架出口厚差最小。
一．一机架控制概况为了保证一机架的带钢出口厚度，在一机架中AGC采用了如下多种控制方法。
●前馈控制（FF）●虚拟测厚仪控制（GM SMITH）●反馈控制（FB）●轧机弹性系数控制（BISRA）●支撑辊偏心控制（REC）其中，前馈控制和BISRA属于预控AGC，而它们的控制方法又完全不相同，前馈控制是利用一机架前的测厚仪直接检测厚差#1 机架图1 一机架AGC控制构成进行控制，而BISRA则利用LOADCELL检测轧制力的变化，通过快速响应的控制系统实现对来料厚差的控制。
GM-SMITH是属于监控AGC，它不仅具有反馈控制的稳定性而且还克服了反馈控制的滞后性，在低速时监控效果则更好。
这是由于出口测厚仪与一机架之间有2.75米的固定距离，所以，从出口测厚仪所测的实际值在时间上要滞后一段时间，特别在低速时这段时间相对就比较长。
反馈控制就是利用出口测厚仪进行检测和控制的，所以无法克服这滞后时间。
而GM-SMITH则利用轧制力间接计算出一机架的出口厚差进行控制，再利用出口测厚仪进行修正，所以，与反馈控制相比它就克服了这段滞后时间。
在高速轧制时，由于这段滞后时间相对比较短，已不影响监控效果，所以就直接用反馈控制。
所以，反馈控制和GM-SMITH 的切换控制，弥补了仅用反馈控制在低速时的不足，使一机架的监控效果更佳。
支撑辊偏心控制则用于补偿由于支撑辊偏心而引起的一机架出口厚度偏差。
此控制方式没有投入。
通过这几种控制方式的共同作用，使一机架出口厚差最小化。
冷带轧机高精度液压厚度自动控制液压AGC系统关键技术及应用
8.冷带轧机高精度液压厚度自动控制（液压AGC）系统关键技术及应用该项目攻克了高精度板厚质量控制的难题。
高精度液压AGC 控制技术是该领域技术的制高点。
该项目的成功生产运行，打破了我国冷带轧机高端核心控制技术市场长期被国外高价垄断的局面，为我国从钢铁大国向钢铁强国的转变提供了强有力的技术支持。
一．主要技术内容和关键技术高精度液压AGC是长期依赖进口的轧机核心控制技术，包括：1．单机架冷轧机液压AGC ；2．冷连轧机液压AGC；3．从国外买不来的高精度虚拟连轧系统。
其主要关键技术是：1．该系统上位机功能完备，数学模型丰富、精确。
实现了轧制规程自动生成，轧制过程全状态监测，数据库管理；2．下位机实现了位置闭环、压力闭环、厚度闭环、张力闭环和预控等五种扰动补偿，控制手段完备；3．液压伺服系统响应迅速、经济、可靠；4．虚拟轧制系统可以预测机、电、液各实际物理量对轧机性能的影响，评价各种控制策略、预报轧机性能。
二．技术指标及水平1．冷连轧AGC：成品厚度＜0.3mm，绝对误差±0.003mm；成品厚度≥0.3mm，相对厚差＜1%；轧制速度1260m/min。
达到了国际先进水平。
2．单机架AGC：成品厚度＜0.3mm，绝对误差±0.002mm；成品厚度≥0.3mm，相对误差＜0.7%；最小轧制带钢厚度0.05mm。
达到了国际领先水平。
3．虚拟连轧系统设备级模型精度：85%。
达到了国际先进水平。
三．应用推广情况冷连轧液压AGC 2006年1月在万达公司投产。
单机架AGC从2004年至今已有七套分别在鸽瑞公司4台650轧机、卓立公司1050轧机、万达公司1150和1422 轧机上成功稳定运行。
获2009年国家科学技术进步奖二等奖。
1450mm四/六辊五机架冷连轧机高精度液压AGC现场单机架四辊可逆冷带轧机高精度液压AGC现场。
厚度自动控制(AGC)
2. 自动控制：几种方法相结合。
在精轧机各机架上采用GAUGE METER AGC来控制 轧件的波动，可以根据轧制力的实测值对本机架进 行反馈控制，还可以对后面的机架进行预控。依靠 精轧机最终机架后设置的板厚仪信号、反馈控制板 厚以消除产品厚度偏离。
3.监控AGC 精轧机组厚度自动控制主要以厚度计-AGC为 主，虽然考虑了各种补偿因素，但其精度仍旧低 于X-射线侧厚仪。监控AGC是对厚度计-AGC系统进 行监控修正，提高控制精度。 所谓监控就是在精轧机组最末机架的出口侧， 装设精度比较高的测厚仪，用来检测成品带钢的 厚度偏差δh，并以适当的增益，把它反馈到各个 机架的厚度控制系统中，对GM-AGC进行监控。
a-上支承辊轴承座； b-下支承辊轴承座；
c-上下工作辊；
d-机架； e-油压缸； f-位置传感器； g-压头；
h-伺服阀；
i-控制装置。
液压式厚度自动控制系统结构图
图 3-20
假设预调辊缝值为S0 ，轧机的刚度系
数为K，来料厚度为H0，此时轧制压力为P1，则
实际轧出厚度h1应为：
h1 S 0
厚度自动控制
2009.02
一、厚度自动控制的工艺基础 1.p-h图的建立
（1）轧制时的弹性曲线 轧出的带材厚度等于理论空载辊缝加弹跳值。 轧出厚度：h=S0 +P/K―――轧机的弹跳方程
S0 ――空载辊缝
P――轧制压力 K――轧机的刚度系数
根据弹跳方程绘制成的曲线（近似一条直线）――轧机弹性变 形曲线，用A 表示。09年2月MMT测试\FM1轧机刚度.xls
( P 2 P 1)
1 K
P
为了消除此厚度偏差，可以通过调节液压缸的流量 来控制轧辊位置，补偿因来料厚度差所引起的轧机弹跳变 化量，此时液压缸所产生的轧辊位置修正量，应与此弹跳 变化量成正比，方向相反，为：
AGC系统原理
板带材厚度精度是板带材产品的两大质量指标之一。
厚度自动控制简称为AGC(Automatic Gauge Control)，是现代化冷轧薄板生产中实现高精度轧制的重要手段。
目前随着轧制理论、控制理论和人工智能理论的发展，以及他们在轧制工程中的应用，使得板带产品的厚度精度与板形指标有了很大程度的提高。
然而，对单机架可逆式冷带轧机采用专门的控制技术，用以实现对板带材的高精度控制，仍是板厚控制领域研究的热点问题之一。
一、系统原理图参考相关资料，可确定该型号轧机的液压系统。
该液压系统主要控制元件包括伺服液压缸、伺服阀以及位置传感器和压力传感器。
注：为提高系统的可靠性，每个伺服缸控制回路引入了两个伺服阀，一备一用。
伺服缸的尺寸为ø570mm /480mm X 150mm(缸内径/活塞杆直径X行程)，其最大工作压力为25Mpa,最大运动速度为3mm/s。
伺服阀采用先导级电液伺服阀，可选额定流量为：35L/min(额定压力10bar时)，90L/min (额定压力70bar),最大控制压力为5080psi(350bar),响应时间8~18ms;系统油液控制精度为NAS5级。
二、轧机位置控制（AGC）系统如下该轧机液压压力系统主要由TCS系统、液压控制器、伺服阀控制器、伺服阀、液压油缸、位移传感器等6部分组成。
以下是液压压力伺服系统的控制图：液压AGC位置控制方式控制框图三、AGC系统的控制原理与计算方法1．模型调节原理AGC的调节过程，实际上是解决外界扰动（坯料厚度和硬度差等）、调节量（辊缝）和目标量（厚度）等之间的相互影响关系的过程。
外界扰动影响压制力，调节辊缝也引起轧制力的变化。
因此，当轧件头部锁定之后，第一次测得的轧制力差⊿p肯定是由外界扰动引起的，就可用⊿p1=⊿pd计算出当时的辊缝调节量⊿s;第二次，第三次…，第n次的压力测量值，不仅包含了外界扰动因素的影响（⊿pd），而且包含辊缝调节引起的轧制力变化量（⊿p1）。
板带轧机AGC控制技术
板带轧机AGC控制技术2.液压AGC厚度控制系统液压AGC（自动厚度控制）系统是提高宽带热连轧板厚精度，控制板形，提高带材合格率的重要技术，AGC系统的动态品质、静态品质的好坏直接影响系统的稳定性，响应的快速性和控制精度。
板带轧机液压AGC系统主要功能是实现压下位置自动控制(液压APC)及板厚自动控制(液压AGC)。
正是由于液压AGC系统响应的快速性，控制的精确性，使得越来越多的宽带生产线采用。
莱钢1500mm宽带热连轧生产线实践证明液压AGC系统通过提高整套轧机控制水平，使得产品质量大幅度提高。
液压AGC控制响应时间40ms，响应频率1 5Hz，使板带纵向厚差控制在范围内，促使莱钢板带产品质量达到世界水平。
2.1 AGC的组成2.1.1工艺原理液压压下装置一般由位移传感器，液压缸和电液伺服阀等所组成，如图1所示。
系统通过电液伺服阀对液压缸的流量和压力的调节来控制液压缸上、下移动的行程来调节轧辊辊缝值。
液压AGC系统通过测厚仪、位移传感器和压力传感器等对相应参数的连续测量，连续调整压下缸位移、轧制压力等，从而控制板带材的厚差。
一个完整的液压伺服控制厚度自动控制系统的主要设备由计算机、检测元件为主的控制装置和以一套液压缸(每侧一个)为主的执行机构组成。
检测元件主要有：测厚仪、测压仪(每侧一个)以及安装在液压缸上的四个位置传感器(每个液压缸两个)和两个压力传感器(每个液压缸一个)。
2.1.2液压AGC阀台图2 液压AGC阀台示意液压AGC阀台原理示意如图2所示。
（1）阀站下方P口连通液压站的系统供油油路，用于为液压AGC系统提供液压动力，T口连通液压站油箱，用于回油。
（2）阀站右方的P口，T口，X口用于检修或排查故障时检测阀站内系统供油压力P 以及伺服阀控制油路X是否正常。
（3）阀站上方A口连通液压AGC液压缸无杆腔，B口连通液压AGC液压缸的有杆腔。
（4）过滤器对阀站内的P油路和X油路中的杂质进行过滤，如果过滤器DPS1堵塞，将发出故障信号，应及时更换。
冷轧机AGC控制系统模型简介
冷轧机AGC 控制系统模型简介概述：液压AGC控制技术是现代轧钢生产中不可缺少的关键技术之一，其控制效果直接影响产品质量，因此对AGC控制系统进行研究具有重要的理论及实际意义。
本文介绍了厚度偏差形成的原因，分析了液压AGC系统的调节方式和基本控制原理，对AGC系统中的位置控制器、伺服放大器、位移传感器、压力传感器、控制调节器五个主要模型进行分析。
1.板带轧机液压AGC系统的功能及特点轧机液压厚度自动控制（简称轧机液压AGC）系统的作用是消除轧制过程中所生产的带钢纵向长度上的厚度差，使带钢后部向前端厚度看齐，它能在预设定的基础上使板带前后端厚度都在公差范围内。
它根据实测辊缝、轧制力，根据弹跳方程计算出实际板厚，在通过实际板厚和要求轧制的板厚，比较其厚差，然后通过伺服阀系统控制，调整压下油缸，以达到所要求的出口板厚。
具有以下特点：1)快速响应好，调整精度高。
2)液压阿AGC 过载保护简单、可靠。
3)采用液压压下可根据工艺要求方便的改变和控制轧机当量刚度，实现对轧机从“恒辊缝”到“恒压力”的控制。
正式由于这些特点，.板带轧机采用液压后，提高钢板厚度精度，改善了质量，已成为.板带轧机的必备手段。
目前，新建轧机几乎全部采用液压AGC技术，液压AGC技术已经成为现代板带轧机装备水平的重要标志之一。
在现代钢铁行业，是否具有液压AGC系统将决定其产品在市场竞争的关键。
2.板带轧机厚度偏差形成的原因冷轧过程中的带钢厚度偏差主要由热轧原料的厚度偏差以及冷轧过程中产生的厚度偏差构成。
来料在热轧过程中产生厚度偏差的原因有：1）轧辊偏心；2）带钢头尾部张力消失；3）带头和带尾的温差；4）冷却系统造成温度不均；5）与运输辊道及冷却辊组接触产生的局部温度偏差。
带钢在冷轧过程中产生的厚度偏差的主要原因有：1）支撑辊轴承油膜漂移引起的辊缝变化（加速时油膜厚度变化）；2）轧辊热变形引起的辊缝偏差（轧辊热膨胀）3）轧机机架弹性变形引起的辊缝偏差；3.板带轧机厚度偏差解决安装AGC系统的目的是消除厚差。
750mm 热轧AGC技术方案20100406
750mm热连轧液压AGC+A WC系统设计方案声明及使用许可©2010 东北大学信息科学与工程学院本文档属东北大学信息科学与工程学院所有，未经东北大学信息科学与工程学院许可，您不得以任何目的和方式修改、发布、和传播本文档及相关资料的部分或全部，否则东北大学将保留追究违反声明的组织或个人责任，直至诉诸法律的权力。
东北大学信息科学与工程学院School of Information Science and Engineering, Northeastern University地址：沈阳市和平区文化路三号巷11号 110004网址：电子邮件：liujianchang@电话：86-24-83687772传真：86-24-83672280版本V2010.01.052010年4月某公司预设计一条热轧生产线，其基本情况如下：1) 生产规模年生产热轧带卷：100万吨，钢坯热装加热。
2) 产品规格品种：焊接钢管管和冷轧用热轧带钢。
规格：厚度：1.0～6.0 mm（430mm以下轧1.0~1.3）宽度：295～570mm。
（按600mm设计）最大卷重：5000 kg钢种：普碳钢、优质碳钢、普通低合金钢3) 原料种类：连铸板坯厚度：150~165mm宽度：280～600mm长度：定尺6000mm最大板坯重量：5000 kg原料执行标准：国标、企标针对该热轧生产线的要求，对下游六个机架设计液压AGC（厚度自动控制）系统，并设计立辊液压AWC（宽度自动控制）系统。
750mm热轧生产线项目液压AGC+AWC系统项目预算预算总额：603.55万元其中，第一部分：厚度控制系统（包括AWC）219.05万元第二部分：液压伺服系统384.50万元第一部分厚度和宽度自动控制（AGC+A WC）系统项目预算219.05万元人民币1 AGC 系统硬件配置工业以太网P S 407C P U 416-20PC P 443-1F M 458E X M 438E X M 438I M 153I /OSU13I M 153I /OSU13SU13SU13P S 407C P U 416-20PC P 443-1F M 458E X M 438E X M 438I M 153I /OSU13I M 153I /OSU13SU13SU13工程师站主操作台HMI服务器图 1 轧机AGC 系统拓扑结构图轧机AGC 控制系统硬件配置，如图1所示。
厚板轧机的“自动厚度控制”(AGC)系统
第一章系统介绍Davy国际提供的厚板轧机的“自动厚度控制”（AGC）系统AGC控制装置取代了早期的压下螺丝系统。
新系统为轧辊辊缝和轧制负荷闭环控制提供了全部需要的功能；包括利用来自规程计算机信息对钢板间和各个道次间辊缝的设定，以及轧制中尺寸误差的动态修正功能。
液压控制是利用新的轧辊负荷油缸和设备提供数字位置反馈信号的数字位置传感器以及用来进行负荷测量的压力传感器执行的。
装在轧机牌坊上的延伸仪还可提供轧制负荷作为备用。
有两种方法用于现有压下螺丝闭环位置控制。
第一个方法，长行程绝对位置传感器装在每个压下螺丝中心一下：第二个方法，解析仪齿轮箱装在每个压下螺丝驱动电机涡轮上。
主要特点：压下螺丝位置控制环路液压位置和负荷控制环路轧机弹跳补偿用测量仪控制采用轧出侧r射线测厚仪进行“厚度误差修正”（只用于最后道次）。
带彩色监视器（In Touch MMI）和常规键盘的操作者控制站。
带Borland Paradox 数据库的数据处理PC。
自动调零和轧机弹跳校验。
带In Touch MMI的工程师接口PC机。
带有测厚仪，用来装载每块钢板设定信息的串行接口。
带有泵装置PLC的控制接口AGC系统的目标就是用控轧和非控轧工艺经过数个道次产生出有处于严格公差范围的钢板。
系统的组成AGC系统控制柜这是个双室柜，内有液压AGC系统用中央处理设备。
包括以下主要分系统：单机架控制器（SSC）：这是个VME分机架为基础的分系统，包括各种处理器和接口模块。
DDC处理器根据AGC处理器提供有设定值和动态参考值进行液压油缸的闭环控制。
AGC/ LAN处理器经过液压油缸和压下螺丝进行轧制负荷和辊缝的自动闭环控轧。
此处理器利用来自规程计算机信息设定钢板间/道次间的辊缝，还可在轧制过程中修正厚度误差。
提供了各种操作者选择控轧方式，包括有测厚仪或没有测厚仪的负荷控制、位置控制，和厚度误差反馈。
该处理器还处理轧机弹跳校验和负荷调零。
AGC/LAN 处理器还可经过局部区域网络（LAN）提供SSC分系统、系统文件服务站和所有外围主机之间的以太网络和英特网络间的连接。
可逆式轧机AGC控制
可逆式轧机AGC控制摘要：厚度是板带钢最主要的尺寸质量指标之一，它直接关系到产品的质量和经济效益。
厚度自动控制（AGC）是提高板带钢质量的重要方法之一，其目的是获得带钢纵向厚度的均匀性。
目前，厚度自动控制已成为现代化板带钢生产中不可缺少的重要组成部分。
关键词：可逆式轧机；AGC控制；现代化Abstract：The thickness is one of the most important dimensions of quality indicators board strip，which is directly related to product quality and economic efficiency. Automatic gauge control （AGC）is an important way to improve the quality of steel strip，its purpose is to obtain uniformity in the thickness of the strip lengthwise. Currently，the thickness of the automatic control has become a modern steel strip production indispensable component.1.轧制过程中厚度变化的基本规律板带轧制过程既是轧件产生塑性变形的过程，又是轧机产生弹性变形（即所谓弹跳）的过程，二者同时发生。
由于轧机的弹跳，使轧出的带钢厚度（h）等于轧辊的预调辊缝值加上轧机弹跳值。
按照虎克定律，轧机弹性变形与应力成正比，因此轧机的弹跳方程为：式中，P─轧制力，kN；─轧机刚度，kN/mm。
图1. 弹塑性曲线叠加的P-h图据弹跳方程绘成的曲线A称为轧机弹性变形线，它近似于一条直线，其斜率就是轧机的刚度。
但实际上在压力小时弹跳和压力的关系并非线性，且压力越小，所引起的变形也越难精确确定，亦即辊缝的实际零位很难确定。
4_厚度自动控制——AGC
（3）控制原理 采用测速发电机测出主电机的速度， 经电压变换器送入函数发生器，函数 发生器根据不同的轧制速度，输出相 应的辊缝补偿值给液压辊缝调节系统 进行辊缝调整，以调节带钢厚度偏差。
3. 板带钢宽度的补偿系统 （1）原因：轧制时，工作辊与轧件、支 撑辊接触，当轧件宽度发生变化时， 使接触应力的分布发生变化⇒对轧机 刚度系数发生影响 ⇒ h波动 (P − P )S （2）模型： ∆ S = K − C ( L − B ) （3）控制原理：在控制回路中按机组的 生产条件，设置宽度补偿用放大器， 以位置给定器RH的给定进行相应的宽 度补偿 。
0 F m
4. 活套补偿系统 （压下补偿系统、速
度补偿系统） （1）原因：当AGC系统移动压下而改 变辊缝进行调厚（即调压下厚控）时， 必然使压下率变化，从而影响前 滑和后滑，改变带钢出口和入口速度。 这种现象将干扰活套的工作，而活套 的动态调节又将反过来影响调厚效果 ⇒ h波动
（4）实际轧出厚度随润滑条件、轧制速
度而变化的规律 ① 当减小摩擦 系数时，轧制压 力会降低，可以 使得带钢轧得更 薄，即： f↓ ⇒ h↓。
② 轧制速度对实际轧出厚度的影响， 主要是通过对摩擦系数的影响来起 作用的，当轧制速度增高时，摩擦 系数减小，则实际轧出厚度也减 小，反之则增厚。
（5）实际轧出厚度随变形抗力而变化的 规律 当来料机械性 能不均或轧制温度 发生波动时，金属 的变形抗力随之波 动，使B曲线斜率 发生波动⇒ h，即：
MNn＝MNn-1＋KX•∆hX
五、张力式厚度自动控制的基本原理 1. 控制原理 2. 张力微调的实现 （1）调节速度 （2）调节活套机构 的给定转矩 3. 控制模型：
∂P / ∂T ∆h = ∆T K m − ∂P / ∂h
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板带轧机AGC控制技术
2.液压AGC厚度控制系统
液压AGC（自动厚度控制）系统是提高宽带热连轧板厚精度，控制板形，提高带材合格率的重要技术，AGC系统的动态品质、静态品质的好坏直接影响系统的稳定性，响应的快速性和控制精度。
板带轧机液压AGC系统主要功能是实现压下位置自动控制(液压APC)及板厚自动控制(液压AGC)。
正是由于液压AGC系统响应的快速性，控制的精确性，使得越来越多的宽带生产线采用。
莱钢1500mm宽带热连轧生产线实践证明液压AGC系统通过提高整套轧机控制水平，使得产品质量大幅度提高。
液压AGC控制响应时间40ms，响应频率1 5Hz，使板带纵向厚差控制在范围内，促使莱钢板带产品质量达到世界水平。
2.1 AGC的组成
2.1.1工艺原理
液压压下装置一般由位移传感器，液压缸和电液伺服阀等所组成，如图1所示。
系统通过电液伺服阀对液压缸的流量和压力的调节来控制液压缸上、下移动的行程来调节轧辊辊缝值。
液压AGC系统通过测厚仪、位移传感器和压力传感器等对相应参数的连续测量，连续调整压下缸位移、轧制压力等，从而控制板带材的厚差。
一个完整的液压伺服控制厚度自动控制系统的主要设备由计算机、检测元件为主的控制装置和以一套液压缸(每侧一个)为主的执行机构组成。
检测元件主要有：测厚仪、测压仪(每侧一个)以及安装在液压缸上的四个位置传感器(每个液压缸两个)和两个压力传感器(每个液压缸一个)。
2.1.2液压AGC阀台
图2 液压AGC阀台示意
液压AGC阀台原理示意如图2所示。
（1）阀站下方P口连通液压站的系统供油油路，用于为液压AGC系统提供液压动力，T口连通液压站油箱，用于回油。
（2）阀站右方的P口，T口，X口用于检修或排查故障时检测阀站内系统供油压力P 以及伺服阀控制油路X是否正常。
（3）阀站上方A口连通液压AGC液压缸无杆腔，B口连通液压AGC液压缸的有杆腔。
（4）过滤器对阀站内的P油路和X油路中的杂质进行过滤，如果过滤器DPS1堵塞，将发出故障信号，应及时更换。
（5）阀站的P口手动阀主要用于检修时把该阀站的系统供油油路断开。
（6）油压传感器SP1和SP2安装于阀站外油管路上，用于检测液压AGC液压缸无杆腔和有杆腔油压。
2.1.3电磁阀工作原理
Y=T，X选择P或者T，来阻断或者开通P，A，B油路。
2.1.4溢流阀工作原理
工作方式1：A，B油路大于某值将自动流回到T；
工作方式2：控制溢流阀线圈得电，自动将A，B油路回流到T。
2.1.5伺服阀工作原理
通过输出模拟量±10mA电流来控制伺服阀阀芯位置，使得伺服阀工作在三个不同的工作状态：
状态1：P→B, A→T
状态2：P→A,B→T
状态3：或者截止（理论状态）
3 .1液压AGC系统的功能
3.1.1 功能设计
一个完整的液压AGC系统应完成若干个功能，其中最主要的是以下几方面：
（1)压下缸位置闭环1 随轧制条件变化及时准确地控制压下位移。
X P1,X P2，：分别是操作侧和传动侧活塞相对缸体的位移，取其平均值Xpd作为实测位移值Xps为给定信号，是测厚仪监控环的反馈量。
（2)轧制压力闭环2 通过控制轧制压力来达到控制厚度的目的。
P d是轧制压力的实测值，Ps为初始设定值。
为修正值。
（3)测厚仪监控闭环3 消除轧辊磨损、热膨胀及设定值误差等的影响。
C为轧机纵向刚度系数，Q为轧件的塑性刚度系数，h d为实测轧件厚度，h s为设定轧制厚度。
3.1.2 液压AGC数学模型
液压AGC位置控制系统是一种典型具有弹性负载的位置伺服控制系统，其方框图如图3所示。
位移传感器
PI调节器
压力传感器
液压缸
伺服阀
伺服放大器
放大与校正
轧辊动作
指令信号
图3液压AGC伺服控制系统方框图
方框图分如下几个主要部分：电液伺服阀、阀控液压缸、位移传感器、伺服放大器。
各部分的数学模型如下：
（1)阀控液压缸。
液压缸可用如下传递函数来近似：
（1）式中：Xp一柱塞行程，m；
Q L一伺服阀输出流量，m3／s；
A 一液压缸工作面积，m2；
一负载弹簧刚度与阻尼系数之比，rad／s；
一液压弹簧与负载弹簧串联耦合时的刚度与阻尼系数之比，
rad／s；
一液压弹簧与负载弹簧并联工作与负载质量构成的系统固有频
率，rad／s：
一液压阻尼比，取=0.2；
（2)电液伺服阀。
电液伺服阀具有高度非线性特点，其输出流量Q L的线性化方程为：
(2)式中Q sv0一伺服阀的空载流量，Q sv0=
I c一输入电流信号
K sv一伺服阀的静态流量放大系数
K c一伺服阀的压力流量系数
△P L一负载压力变化
伺服阀传递函数可按二阶振荡环节来取：
（3)但通常当液压执行机构的固有频率低于50Hz时，伺服阀的动态特性可
用一阶环节表示
（4）式中，为伺服阀固有频率，可以从伺服阀制造厂提供的频率响应曲线获
（3)位移传感器和压力传感器。
位移传感器可视为惯性环节，差动变压器式位移传感器的传递函数为：
（5）压力传感器可视为比例环节
P d/P L=K f（6）
式中K f一压力反馈系数。
（4)伺服放大器。
伺服放大器(包括功率放大器)由集成电子元件组成，响应速度很快，也可不计其时间常数，按比例环节处理。
（7）（5）液压系统的传递函数。
将上面各个环节组合起来，可得到液压位置控制闭环结构图，参见图4。
液压系统可简化为二阶环节，本文在仿真中把液压执行机构传递函数取为
3.1.4 液压AGC的特点
（1)惯性小，响应快：由于AGC液压缸等运动部件比电机惯性小，它的加速度可提高到500 mm／s。
以上，压下速度可达到4 mm／s，系统频率可达1 5Hz，响应时间45ms，同时每一缸采用双向伺服阀控制，提高供油速度确保系统能满足25.1m／s的高速轧制。
（2)精度高：由于F1－F7全部采用液压AGC，所以成品厚度偏差可以达到±10m(3 mm以上成品厚差可控在±20／m)，而冷轧液压AGC成品厚差精度将会成倍提高。
（3)安全可靠：液压AGC工作时缸行程范围为-5--+25mm，它的可调范围大，同时设有快速卸压装置可以防止轧辊及其轴承的过载和损坏。
（4)消耗功率小：由于惯性小同样所需的功率也小，因此效率高。
（5)操作方便灵活：由于采用32位多微机系统控制操作灵活方便，同时
运行周期快，采样时间仅为5ms。
（6)轧机刚度可控，可根据不同的轧制条件，选择不同的刚度系数，来
获得所要求的带钢轧出厚度。
4 结束语
液压AGC系统就是借助于液压压下系统，通过电液伺服阀控制液压缸的位移量来实现带钢厚度自动控制的系统。
因此，液压AGC系统已成为厚度自动控制系统发展的新方向。
目前，世界上所有新建或改建的带钢热连轧机几乎都采用了液压AGC系统，它可以获得纵向厚度偏差为±30m的高质量的成品带钢。