斜连轧轧制过程中速度设定模型及控制研究

斜连轧工艺是将穿孔和轧管集成到一台机器上,一次完成热轧无缝钢管的新型金属成型生产工艺。由于金属轧制过程中形成连轧关系,因此斜连轧轧机速度协调控制对提高产品质量起着重要的作用。依据金属秒流量相等原理及斜轧运动学理论,建立了斜连轧机的速度设定模型及连轧速度关系。由于轧机速度受外界干扰影响较大,采用动态矩阵控制算法作为控制器,对斜连轧机轧制段的速度进行预测控制,使其与穿孔段速度相协调。考虑到实际生产中的各种约束条件,在动态矩阵控制算法中采用粒子群算法作为滚动优化方法。仿真试验对比了传统的PID控制器和加入粒子群算法作优化后的动态矩阵控制器对斜连轧机速度系统的控制性能。试验结果表明,速度设定模型为斜连轧工艺的顺利进行提供了理论基础。基于粒子群算法的动态矩阵控制方法超调量小,响应速度较快,振荡频率小,提高了控制系统的动态性能。