一种冷轧机乳化液喷射装置故障检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种冷轧机乳化液喷射装置故障检测方法，具体步骤如下：步骤1、设定冷轧机乳化液喷射装置分段冷却控制的控制周期T的大小；步骤2、建立冷轧机乳化液喷射装置分段冷却系统的离散时间T

【技术实现步骤摘要】
一种冷轧机乳化液喷射装置故障检测方法


[0001]本专利技术属于冷轧带钢过程控制领域，具体的说是一种冷轧机乳化液喷射装置故障检测方法。

技术介绍

[0002]冷轧带钢轧制生产过程中会产生大量热量，这些热量促使轧机工作辊产生不均匀的热膨胀，进而形成不规则的工作辊热凸度而改变辊缝分布，最终使得出口板形具有不均匀分布的高次板形缺陷。常规板形控制手段，如轧辊倾斜、工作辊弯辊、中间辊窜辊等，往往难以消除这些不规则的高次板形缺陷。现代板形控制系统中通常采用乳化液喷射装置来分段式喷射乳化液以带走轧制过程中产生的热量，释放工作辊内应力以有效控制工作辊热凸度且提高轧辊使用寿命，最终提高出口板形质量。
[0003]乳化液分段冷却的原理是轧辊分段冷却系统借助于对轧辊按区分段喷射冷却液，实现对沿轧辊辊身长度方向上得热凸度的高精度控制，使轧辊各段上得热凸度发生积极变化，来控制带材相应段上在长度方向的延伸率变化，最终达到改善带钢平直度的目的。然而，冷轧带钢轧制过程中轧辊的温升是一个复杂的物理过程，与诸多因素有关，在对轧辊进行分段冷却时，很难建立起该过程的数学模型；与此同时，乳化液分段冷却的作用机理具有高度非线性、长时间滞后性，传统的预设定型乳化液分段冷却方法很难得到理想的板形控制质量。另一方面，人工智能方法作为解决此类复杂控制问题的有效手段而被广泛应用。在冷轧工作辊的乳化液分段冷却控制领域，已有模糊控制方法成功应用于实际控制的业绩，一定程度上解决了控制高次板形缺陷的技术难题。在实际运行中，由于冷轧机乳化液喷射装置工况环境较为恶劣，受到湿度大、机械振动噪声强、工作稳定高等不利因素影响，致使乳化液喷射装置时常发生故障而不能正常工作，严重影响了冷轧生成进程和产品质量提升。迄今为止，技术人员通常在发现轧机出口板形发生严重偏差时才能意识到乳化液喷射装置有可能发生故障进而进行停机检修。这种传统的乳化液喷射装置故障检测方法既不能及时发现故障的产生，更不能准确检测出故障的物理形态，严重影响了冷轧机组的平稳运行。
[0004]为了解决上述技术问题，就必须详细研究分析乳化液喷射装置的工作机理，找到导致乳化液喷射装置发生故障的主要因素，利用模糊建模等智能建模技术将各个主要因素与乳化液喷射装置常见故障的定量关系建立起来。在此基础上，研究如何能够快速且高精度的实现乳化液喷射装置故障检测的智能检测方法，有效避免由于故障因素导致的产品板形变差、轧机停机影响生产排程等棘手问题，为进一步提高冷轧带钢产品的质量水平和生产效益发挥关键作用。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种能够快速且高精度检测乳化液喷射装置故障的冷轧机乳化液喷射装置故障检测方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
[0007]本专利技术是一种冷轧机乳化液喷射装置故障检测方法，步骤如下：
[0008]步骤1：设定冷轧机乳化液喷射装置分段冷却控制的控制周期T的大小；
[0009]步骤2：通过模糊建模方法建立乳化液喷射装置的出口压力、中间压力、入口压力、乳化液喷射装置故障信号之间的物理关系模型，即冷轧机乳化液喷射装置分段冷却系统的离散时间T
‑
S模糊控制模型：
[0010][0011]其中，x1(t)表示在第t个控制采样时刻的出口压力，单位为MPa；x2(t)表示在第t个控制采样时刻的中间压力，单位为MPa；u(t)表示在第t个控制采样时刻的入口压力，单位为MPa；f(t)为第t个控制采样时刻的乳化液喷射装置故障信号值，单位为MPa；w(t)表示喷嘴在第t个控制采样时刻的乳化液喷射测量噪声，单位为MPa；y(t)表示在第t个采样时刻可测物理量,单位为MPa，A
j
,B
j
,C
j
,D
1j
,D
2j
,E
j
为通过模糊建模得到的已知参数矩阵；
[0012]步骤3：基于对当前采样时刻模糊隶属函数将整个模糊空间实时划分为N个模糊子空间，划分规则为:对于更新后的和，共有N种不同的模式，每种模式用i来表示，i∈{1,Λ,N},N∈Z
+
：
[0013]模式i＝1：
[0014]模式1＜i＜N：
[0015]模式i＝N：
[0016]其中，N可以任意取值；
[0017]对于每一个模糊子空间，设计如下形式的切换型模糊故障观测器，用于实时估计未知信号：
[0018][0019]其中，表示在第t个控制采样时刻的待估计的乳化液喷射装置的出口压力和中间压力组成的估计向量，单位为MPa；为第t个控制采样时刻的待估计的乳化液喷射装置故障信号值，单位为MPa；表示在第t个采样时刻的待估计物理量,单位为MPa；
[0020]切换型模糊故障观测器增益矩阵具有如下形式：
[0021][0022][0023]其中，和是需要设计并离线计算的切换型模糊故障观测器增益矩阵；
[0024]步骤4：利用离线计算得到的N组切换型模糊故障观测器增益矩阵，将其应用到冷轧机乳化液喷射装置故障检测中，在线实现对冷轧机乳化液喷射装置故障检测信号f(t)和乳化液喷射装置的出口压力x1(t)和中间压力x2(t)进行实时估计。
[0025]本专利技术的进一步改进在于：步骤1中控制周期T选取为下游板形辊正常工作时测量周期的5倍时长。
[0026]本专利技术的进一步改进在于：步骤3中N为4时，四种切换模式为：
[0027]模式1：
[0028]模式2：
[0029]模式3：
[0030]模式4：
[0031]其中可以在当前的t时刻定期更新，以确定i的实时值。
[0032]本专利技术的进一步改进在于：步骤3中和通过如下线性矩阵不等式进行求解：
[0033][0034][0035][0036]其中，
[0037][0038][0039][0040][0041][0042][0043][0044][0045][0046][0047][0048][0049][0050]本专利技术的进一步改进在于：步骤4的具体操作为：在每一个控制周期，根据归一化模糊加权函数h
j
(θ(t))确定切换模式i，将第i种模式对应和应用到提出的切换型模糊故障观测器中，在线实时估计冷轧机乳化液喷射装置故障检测信号f(t)和乳化液喷射装置的出口压力x1(t)和中间压力x2(t)。
[0051]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种基于对当前采样时刻模糊隶属函数进行实时分区的切换型模糊故障观测器来进行乳化液喷射装置故障的实时检测，能够快速且高精度的实现乳化液喷射装置故障检测的智能检测功能，有效避免由于故障因素导致的产品板形变差、轧机停机影响生产排程等棘手问题。为操作人员判断是否停机检修提供决策依据，为进一步提高冷轧带钢产品的质量水平和生产效益发挥关键作用。同时该方法简易可行，完全满足分段冷却控制系统的实时性要求，对乳化液冷却控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷轧机乳化液喷射装置故障检测方法，其特征在于：步骤如下：步骤1：设定冷轧机乳化液喷射装置分段冷却控制的控制周期T的大小；步骤2：通过模糊建模方法建立冷轧机乳化液喷射装置分段冷却系统的离散时间T
‑
S模糊控制模型：其中，x1(t)表示在第t个控制采样时刻的出口压力，单位为MPa；x2(t)表示在第t个控制采样时刻的中间压力，单位为MPa；u(t)表示在第t个控制采样时刻的入口压力，单位为MPa；f(t)为第t个控制采样时刻的乳化液喷射装置故障信号值，单位为MPa；w(t)表示喷嘴在第t个控制采样时刻的乳化液喷射测量噪声，单位为MPa；y(t)表示在第t个采样时刻可测物理量,单位为MPa，A
j
,B
j
,C
j
,D
1j
,D
2j
,E
j
为通过模糊建模得到的已知参数矩阵；步骤3：基于对当前采样时刻模糊隶属函数将整个模糊空间实时划分为N个模糊子空间，划分规则为:对于更新后的和共有N种不同的模式，每种模式用i来表示，i∈{1,Λ,N},N∈Z
+
：模式i＝1：模式1＜i＜N：模式i＝N：其中，N可以任意取值；对于每一个模糊子空间，设计如下形式的切换型模糊故障观测器，用于实时估计未知信号：其中，表示在第t个控制采样时刻的待估计的乳化液喷射装置的出口压力和中间压力组成的估计向量，单位为MPa；为第t个控制采样时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：解相朋，龚嫒旻，胡松林，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：