题目：提高无头轧制系统钢坯对接质量控制策略研究

无头轧制技术因其可最大限度地提高生产线效率及降低生产成本，受到了钢铁企业的青睐，并在国内外得到了初步的应用。其中，闪光对焊是实现无头轧制系统关键技术之一，具有热效率高、焊接截面大的特点，是无头轧制系统中构造长坯的有效手段。而钢坯对接质量低是无头轧制现场应用中存在的主要问题。因此研究提高无头轧制系统钢坯对接质量，并通过无头轧制核心理论技术的研究，和在此基础上研制拥有自主知识产权的无头轧制系统，可以对我国轧钢产业水平的提升起到很大的促进作用，从而本文的研究具有重要的理论研究意义和相当的社会经济价值。作者在广泛调研与查阅大量资料的基础上，得出影响无头轧制系统钢坯对接质量的主要因素有：钢坯端面的不平整性、钢坯的对中性、合理的钢坯闪光对焊工艺参数、钢坯闪光对焊过程的有效控制。针对这些因素研究提高无头轧制系统钢坯对接质量是本文的研究重点，具体工作如下：首先，闪光对焊工艺研究。针对钢坯端面不平整性引入闪平操作以消除其影响；根据高温预热钢坯的特点确定了带有初速度形式的加速度闪光曲线；在分析无头轧制系统中钢坯闪光对焊各工艺参数影响的基础上，有针对性地确定了一组合理的钢坯闪光对焊工艺参数，保证在有限的时间内高质量完成钢坯对接。其次，根据无头轧制系统钢坯闪光对焊的特点及要求，进行了钢坯闪光对焊液压伺服控制系统的设计和验证。为了更准确地体现所研究钢坯闪光对焊电液伺服系统的非线性、元件参数的差异性、参数的时变性以及执行机构的耦合特性，在AMESim平台上对该电液伺服系统进行建模，以进一步增强被控制对象模型的真实性，能够更大程度地验证控制律的实用性和可靠性；为更准确体现负载——塑性变形抗力的特性，借助于轧制系统的试验数据分析得出负载模型，提高了仿真研究的真实性及有效性；为提高系统的鲁棒性、双对接液压缸的同步性能和位置伺服的准确性、力伺服的快速响应性，在研究位置及力伺服特性的基础上，采用了自抗扰控制技术及PI同步误差反馈校正的复合控制策略，仿真结果表明，系统具有良好的随动性能，同时对于条件苛刻的阶跃信号给定，系统响应速度快而且超调小，在一定程度上协调了快速性与稳定性的矛盾，并且控制器具有较强的干扰抑制能力，说明在无头轧制钢坯闪光对焊电液位置和力伺服中引入自抗扰控制技术具有很大优势；针对位置——力控制模式切换期间导致的控制失稳问题，采用在模式切换过程中调整给定信号和输出信号保持不变相结合的控制策略，仿真结果表明取得了良好的控制效果。然后，针对该复杂系统设计了综合质量控制策略。在分析影响钢坯对接质量因素及质量问题成因的基础上设计了相应的质量控制策略，或通过改变钢坯闪光对焊工艺参数来提高钢坯对接质量，或及早更换故障部件，避免产生大量不合格的对接产品。同时将图像检测技术和涡流阵列技术引入到钢坯对接质量控制中，检测钢坯端面的不平整性和钢坯表面缺陷，以实现在线调整与优化钢坯闪光对焊工艺参数的质量控制策略，从而大大减少质量问题的产生以及生产线停车调整钢坯闪光对焊工艺参数的次数，可有效提高生产效率，节约生产成本。最后，在研究无头轧制控制系统的基础上，针对闪光对焊过程的性能指标及功能要求，采用DSP与FPGA相结合的硬件架构方式设计了高性能的钢坯闪光对焊伺服控制器，通过将该硬件系统应用到某电液操纵加载试验系统中进行了硬件主要性能和功能验证、控制策略验证以及软件实现等试验工作。试验结果表明该伺服控制器具有精度高、功能强的特点，据信该控制器也能够应用于具有相似特性的钢坯闪光对焊伺服控制中。综上所述，可见通过合理的钢坯闪光对焊工艺参数设置及钢坯闪光对焊过程的有效控制，可以提高钢坯对接质量；基于在线检测反馈的质量闭环控制将大大消除干扰因素对钢坯对接质量的影响，为无头轧制系统的成功研制及应用奠定理论基础；另本文电液位置及力伺服控制策略亦是该领域控制方法的一种有益尝试。