01研究背景卷取作為熱連軋的最后一個加工步驟，對成品的質量有重要影響。其中，助卷輥作為卷取機控制中最復雜的部分，其功能是協助帶鋼建立，緊密地纏繞在卷筒上。因為卷取機自動控制技術的研究熱點之一是助卷輥的自動控制，近年來，采用具有避讓卷取過程中鋼卷層差特點的AJC（autojumpcontrol）已經成為一個研究重點。在研究背景方面，日本和德國的工程師發明了AJC后，該技術引起了廣泛的研究興趣。一些研究者設計開發了閉環控制系統，其中包括帶有壓力內環的位置閉環控制卷取機踏步控制系統以及通過簡化的控制混合靈敏度算法進行系統的閉環增益設定。還有研究者分析了助卷輥機械結構和運動方程，并建立了用于液壓踏步位置控制系統動態特性分析的數學模型。其他研究工作則關注于具體實現，如使用可編程邏輯控制器控制器設計全自動化熱連軋機組中的AJC部分。盡管已有相關研究工作在結構仿真、控制理論、AJC策略和工業現場等方面給出了參考，但這些工作在仿真精度、控制理論可行性和策略效果等方面存在一些缺陷。為了改善這些問題，本文提出了一些創新內容，包括使用AMEsim軟件進行精確的機械、液壓和控制仿真模型構建，提出了快速切換策略的改進思路，并將細分PI控制應用于卷取機液壓伺服上。該方法根據專家經驗，在不同工況下采用不同參數，而不依賴實時計算，從而在保證決策層對控制系統的指導作用的前提下，大大縮小了運算量，保證了策略的可行性和可靠性。02研究方法1）助卷輥機械模型每一個助卷輥都由電液伺服閥驅動液壓缸進行控制，液壓油經伺服閥控制流入液壓缸無桿腔時，液壓桿向外運動，使助卷輥壓靠卷筒，反之則使助卷輥起跳離開卷筒。液壓缸可繞固定頂點旋轉，助卷輥的物理結構側視圖可視為穩固的三角形，與液壓桿以轉動連接，運動過程如圖1所示。圖1運動數學模型示意圖2）助卷輥液壓模型將液壓缸的運動看作液壓桿在運動過程中，活塞桿工作時由于作用方向的改變，被迫對液壓缸產生抬升作用，所以可以將液壓缸和助卷輥看作一個整體，這個整體擁有一個新的重心。改進后位置控制轉矩方程為（1）壓力控制轉矩方程為（2）式中：為整體重心對液壓桿作用力臂，為液壓缸的質量，為整體的轉動慣量，為整體的阻尼系數。根據圖2中的幾何關系，可以得出助卷輥轉角為（3）根據幾何關系，精確計算液壓缸活塞位移和輥縫關系：

（4）（5）（6）3）數學模型根據式（3）~式（6）進行計算，得出助卷輥輥縫與活塞位移的關系式，并導出關系表，在位置控制中，根據關系表的對應關系設置液壓缸的位置設定值，關系如圖2所示。圖2所示為不同增益下的仿真曲線，液壓缸在收到控制信號后，控制液壓缸擺好輥縫，帶鋼厚度為3~4mm，根據安全值設定，使助卷輥起跳5.27mm。KP＝4時，實際系統超調量為20％，而仿真系統為24％，總體上能夠較好地模擬實際系統的特性。圖2助卷輥仿真響應曲線03研究結果1)快速切換壓力控制環策略起跳時間更晚，但由于其始終處于位置控制環階躍響應的上升期，大幅增加響應速度，可以在延遲啟動的情況下避讓帶頭，并且快速切換到壓力控制環，完成下壓，位置控制環所需時間大幅減少，保證帶鋼較長時間處于壓力控制環控制。但在實際情況中，由于切換壓力控制環時間較晚，對帶頭追蹤精度提出更高要求，且切換壓力控制環時輥縫處于較大值，會增大下壓過程的末速度，可能會對帶鋼造成沖擊，對仿真的理想狀態來說，3種策略的壓力反饋曲線基本一致，沒有造成較大沖擊的問題。圖33種控制環切換仿真曲線2)細分PI算法。為了在避免占用TDC過高算力的前提下，提高控制效果，提出一種細分PI液壓伺服系統控制方法。結合項目中使用的PI策略，在每個起跳周期內，根據預設的個性化的PI參數細分表，在每個TDC周期內更新PI參數。設反饋誤差為設定值與反饋值之差，PI參數設定原則如下。(1)

KP。初始值最大，當E＞0時，根據的減小而減小，最終保持一定數值。(2)

KI。E＞0時KI＝0（避免初始誤差累計，使超調增大），第一次E≤0時，KI取最大值，隨后逐漸減小。細分PI控制可以分階段改變控制參數（在TDC系統中可以每周期改變一次參數），適應階躍響應在不同階段的需求，這種控制策略可以分為5個階段。階段1：在助卷輥輥縫保持階段，使用很小的KP及一定的KI，降低穩態波動。階段2：起跳后，在超調之前使用由大到小變化的KP來獲得更快的響應，而不依靠積分控制，這樣可以避免增大超調量。階段3：超調前的小時段內，使用負KP參數來進行“剎車”。階段4：超調的瞬間使用較大的KI參數來快速累計誤差，避免超調量繼續快速增大，并且同上升階段一樣，在回調階段使用大KP參數保證快速回調。階段5：原理同階段1，接近穩態時使用很小的KP及一定的KI，降低波動。按照原理參數設置原則，進行細分PI參數仿真。圖4PI控制響應與細分PI控制響應對比04研究結論1）基于某廠1450mm熱連軋卷取機助卷輥AJC系統，設計了精確的機械結構模型，構建了更加復雜的仿真模型。2）設計并仿真了快速切換壓力控制環策略，細分PI控制的方法，在某廠進行應用試驗，取得了較好的效果，驗證了方法的有效性。從現場調試過程中可以發現，一套PI參數難以滿足不同的帶鋼和不同圈數的層差避讓需求，使帶鋼受到的沖擊力很大。采用細分PI參數踏步控制后，層差產生的沖擊和噪聲明顯減小，且