Abstract The application of oil lubrication in hot strip rolling has many advantages for the process, i. e., reduced roll force, reduced energy consumption, better strip surface quality, and reduced roll wear. On the other hand, oil lubrication may also induce severe disturbances for several control loops in a tandem hot rolling mill, which can reduce the final strip quality or might even jeopardize a stable operation of the plant. For example, the widely used automatic gauge control (AGC) has a limited bandwidth to ensure stability in the whole operating range and thus cannot (dynamically) reject the thickness deviations caused by switching on and off the oil lubrication. For this reason, the effect of lubrication is analyzed in detail and mathematically modeled in this work. Based on this dynamic lubrication model together with a hydrodynamic roll gap model and a mill stand model, two feedforward control approaches for the strip thickness are presented. These controllers counteract the negative effects of varying lubrication. Moreover, the feedforward controllers are extended by a moving horizon estimator to track changes of uncertain parameters of the underlying models based on the measured roll force. The estimated parameters are instantly used by the feedforward controller. Simulation studies using an experimentally validated simulation model of a whole mill stand show that the proposed adaptive feedforward control approach provides a significant improvement of the strip exit thickness accuracy for strips with oil lubrication compared to conventional controllers.

中文翻译：

---

油润滑热轧带钢厚度自适应前馈控制

摘要 油润滑在带钢热轧中的应用具有许多优点，即：即，降低轧制力，降低能耗，改善带钢表面质量，减少轧辊磨损。另一方面，油润滑也可能对热连轧机中的几个控制回路造成严重干扰，这会降低最终带钢质量，甚至可能危及设备的稳定运行。例如，广泛使用的自动厚度控制（AGC）带宽有限，以确保整个工作范围内的稳定性，因此无法（动态）拒绝由于打开和关闭油润滑而引起的厚度偏差。出于这个原因，润滑的影响在这项工作中进行了详细分析和数学建模。基于该动态润滑模型以及流体动力辊缝模型和轧机机架模型，提出了两种带钢厚度的前馈控制方法。这些控制器抵消了不同润滑的负面影响。此外，前馈控制器通过移动水平估计器进行扩展，以根据测得的侧倾力跟踪底层模型的不确定参数的变化。前馈控制器立即使用估计的参数。使用经过实验验证的整个轧机机架的仿真模型进行的仿真研究表明，与传统控制器相比，所提出的自适应前馈控制方法显着提高了带油润滑带钢的带钢出口厚度精度。介绍了两种带钢厚度的前馈控制方法。这些控制器抵消了不同润滑的负面影响。此外，前馈控制器通过移动水平估计器进行扩展，以根据测得的侧倾力跟踪底层模型的不确定参数的变化。前馈控制器立即使用估计的参数。使用经过实验验证的整个轧机机架的仿真模型进行的仿真研究表明，与传统控制器相比，所提出的自适应前馈控制方法显着提高了带油润滑带钢的带钢出口厚度精度。介绍了两种带钢厚度的前馈控制方法。这些控制器抵消了不同润滑的负面影响。此外，前馈控制器通过移动水平估计器进行扩展，以根据测得的侧倾力跟踪底层模型的不确定参数的变化。前馈控制器立即使用估计的参数。使用经过实验验证的整个轧机机架的仿真模型进行的仿真研究表明，与传统控制器相比，所提出的自适应前馈控制方法显着提高了带油润滑带钢的带钢出口厚度精度。前馈控制器通过移动水平估计器进行扩展，以根据测得的侧倾力跟踪底层模型的不确定参数的变化。前馈控制器立即使用估计的参数。使用经过实验验证的整个轧机机架的仿真模型进行的仿真研究表明，与传统控制器相比，所提出的自适应前馈控制方法显着提高了带油润滑带钢的带钢出口厚度精度。前馈控制器通过移动水平估计器进行扩展，以根据测得的侧倾力跟踪底层模型的不确定参数的变化。前馈控制器立即使用估计的参数。使用经过实验验证的整个轧机机架的仿真模型进行的仿真研究表明，与传统控制器相比，所提出的自适应前馈控制方法显着提高了带油润滑带钢的带钢出口厚度精度。