بخشی از مقاله
چکیده
کنترل کشش بین قفسههاي نورد به علت دستیابی به محصول با کیفیت بالا بسیار حائز اهمیت میباشد. پارامترهاي نامعینی در نورد داراي عدم قطعیت میباشند. عدم قطعیت در این پارامترها لزوم استفاده از کنترل مقاوم را مشخص میکند. بر این اساس، کنترل مقاوم H ∞ استاندارد براي غلبه بر نامعینیهاي مدل کشش به عنوان روش پیشنهادي میباشد.
هدف اصلی، بدست آوردن کنترل کنندهاي است که در مقابل نامعینیهاي پارامتري و اغتشاشات خارجی، مقاوم بوده و داراي پایداري و رفتار مقاوم باشد. رفتار و عملکرد سیستم، توسط شبیهسازيهاي مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار میگیرد.
مقدمه
امروزه صنعت نورد با چالش منابع و انرژي روبهرو است. گسترش ساختار متداول و مرسوم در تجهیزات نورد، دستیابی به سرعت بالا، تولید حجم زیاد ورق با کیفیت بالا و گسترش تکنولوژي نورد به عنوان یک موضوع اصلی و اساسی براي محققان، ﻣﻬﻨﺪﺳﺎن و صنایع میباشد
علاوه بر آن، تولید فولاد نقش اساسی در اقتصاد ملی یک کشور دارد و کیفیت محصولات فولادي به عنوان یکی از شاخصهاي پیشرفت صنعتی میباشد. ورقهاي فولادي با ضخامتهاي متنوع در صنایع مختلف از قبیل ساخت اتومبیل، هواپیماسازي، بستهبندي موادغذایی، ارتباطات و ﺻﻨﺎﯾﻊ نظامی کاربرد فراوان دارند
در فرایند نورد سرد، کشش ورق در بین قفسه هاي نورد بایستی تنظیم شده باشد .[3] تغییر لحظهاي و بزرگ در کشش، منجر به پارگی ورق و یا تا خوردن آن میشود
در صنعت، براي کنترل کشش بین قفسه اي دو روش وجود دارد. در روش مستقیم از فیدبک تنسیومتر یا همان لودسل استفاده شده و در روش غیرمستقیم از فیدبک جریان قفسهها یا به عبارتی گشتاور قفسههاي نورد استفاده میشود
در طراحیهاي متداولی که براي کنترل کشش، فرایند به صورت تک ورودي-تک خروجی میباشد و اثر کنترل کشش در هر قفسه بر روي قفسههاي دیگر نادیده گرفته شده است. در صورتی که سیستم کنترل کشش را به صورت چند ورودي-چند خروجی در نظر بگیریم، آنگاه کنترل کشش براي قفسههاي مجاور به یکدیگر وابسته میباشند.
از روشهاي پیشرفته مختلفی جهت کنترل فرایند نورد، میتوان به کنترل بهینه و شبکه عصبی مصنوعی اشاره کرد. عیب این روشها مقاوم نبودن نسبت به نامعینیهاي داخلی و خارجی در نورد میباشد .[7-11] با توجه به این که روش مورد استفاده در نورد بایستی در مقابل نامعینیها مقاوم باشد و مدل کشش بین قفسهها، داراي نامعینی میباشد، استفاده از روش کنترل مقاوم ایده مناسبی است. تئوري کنترل بهینه H∞ ابتدا توسط زیمس و سپس توسط زﯾﻤﺲ و فرانسیس ارائه گردید [12] و توسط دویل و زو به عنوان یک تکنیک کنترلی در همه زمینهها مورد قبول قرار گرفت
یکی از روشهاي کنترل مقاوم که میتوان براي این فرایند استفاده نمود، روش شکلدهی حلقه1 میباشد که بدست آوردن توابع وزنی در این روش بسیار سخت و احتیاج به تجربه و مهارت ﺑﺎﻻﯾﯽ دارد
سنتز میو به عنوان یکی از روشهاي کنترل مقاوم در فرایند کنترل کشش استفاده شده است. بالا بودن درجه کنترل کننده بدست آمده از عیوب این روش است که پیادهسازي آن را مشکل ﻣﯽﮐﻨﺪ مدل کشش بین قفسههاي نورد فرایند نورد سرد عبارت است از عبور ورق از بین غلتکهاي کاري در حال حرکت، که این غلتکها توسط غلتک پشتیبان حمایت میشود. در اثر عبور ورق از غلتکهاي کاري، بواسطه کشش و نیرویی که به ورق اﻋﻤﺎل میگردد، کاهش ضخامت ورق در ناحیه بین غلتکهاي کاري اتفاق میافتد .[15 ] شکل 1 نمایی از نورد سرد پنج قفسهاي را نشان میدهد
مدل کشش بین قفسه i و i +1 ام به صورت رابطه - 1 - میباشد که E مدول الاستیک، B عرض ورق، L
فاصله بین دو قفسه، Hi1 ضخامت ورق در قفسه i +1 ام ، ϕ ضریب لغزش از عقب، f ضریب لغزش از
جلو، V سرعت خطی قفسه و σi , i1 کشش بین قفسه i و i +1 ام میباشد. اندیس i نشان دهنده قفسه i ام
میباشد.
معادله حاکم بر سرعت خطی قفسهها در حالت حلقه بسته که به صورت تجربی بدست آمده است، به صورت زیر است که Uv ورودي محرك سرعت، τv ثابت زمانی محرك سرعت و V سرعت خطی غلتککاري میباشد.
با توجه به رابطه - 1 - ، در سیستم واقعی پارامترهاي ثابت زمانی عملکرد محرك سرعت، مدول یانگ، ضخامت ورق و ضریب لغزش به عقب داراي نامعینی از نوع پارامتري میباشند. جدول 1 نامعینیها براي نورد سرد 5 قفسه اي نشان میدهد
