اصلاح و بهبود مدل های ریاضی سیستم کنترل نیرو در فرآیند تاندم میل به کمک شناسایی خطی

پیشرفت های اخیر فرآیند نورد در صنعت فولاد، منجر به پیچیده تر شدن این سیستم ها شده است. انجام نورد با نیرو و توان کمتر همچنین ارائه محصولی با کیفیت بالا، هدفی است که مورد توجه محققان قرار گرفته و ایده های جدیدی در این زمینه مطرح شده است. تاندم میل 5 قفسه ای یکی از انواع تجهیزاتی است که برای نورد استفاده می شود. با اعمال نیروی مناسب در قفسه ها، ورق فولادی تغییر شکل یافته و ضخامت آن کاهش می یابد. این نیرو در سطح دوم اتوماسیون فرآیند نورد سرد تعیین می گردد. به عبارت دیگر در سطح دوم فرآیند نورد سرد، مدلی وجود دارد که نیروی مناسب جهت فرآیند نورد را تخمین زده و برای سطح اول به عنوان مقدار مرجع ارسال می کند. نیاز صنعت به ورق هایی با کیفیت بالا و ضخامت های پایین، موجب شده است تا تئوری ها و مدل های متفاوتی برای محاسبه نیروی نورد ارائه گردد. پدیده هایی نیز نظیر لغزش به جلو، لغزش به عقب و تخت شوندگی غلتک در فرآیند نورد رخ می دهد که پژوهشگران سعی دارند آن ها را در مدل سازی دخیل کرده و برای بهبود محاسبات استفاده کنند. در برخی از مدل ها از تقریب هایی جهت مدل سازی استفاده شده که باعث پایین آمدن دقت محاسبات شده است. عواملی مانند فرسایش غلتک ها، عدم دقت در اندازه گیری و تغییرات ذاتی فرآیند، نظیر تخت شوندگی غلتک و استفاده از مایع روان کننده میان غلتک و ورق فولادی، باعث افزایش خطا، درسیستم تخمین نیروی نورد می شود. به عبارت دیگر، سیستم و فرآیند و پارامترهای آن، به مرور زمان تغییر می کنند که این امر منجر به ایجاد خطا در تعیین مقدار مرجع می گردد. همچنین خطایی نیز به خاطر ساده سازی مدل ها و تقریب-های به کار رفته در آن، به سیستم تخمین و کنترل نیروی نورد اضافه می شود. برای جبران این خطاها به یک ضریب اصلاح نیاز است که خود را با تغییرات سیستم و شرایط جدید نورد تطبیق داده و تخمین بهتری از نیروی نورد ارائه دهد. بنابراین دو راه برای بهبود مدل سازی و کاهش خطای تخمین نیرو، در سیستم کنترل نیروی نورد وجود دارد. یک راه استفاده از مدل های دقیق تر، با ساده-سازی های کمتر و راه دیگر شناسایی و تطبیق ضریب اصلاح، با تغییرات سیستم و شرایط جدید می باشد. در این پایان نامه، برای کاهش خطای مدل سازی و جبران تغییرات سیستم، از آن ها استفاده شده و مدل سیستم کنترل نیرو بهبود یافته است. ضریب اصلاح تطبیقی جدید، به مدل ریاضی سیستم کنترل نیرو اضافه شده و برای تخمین نیروی نورد کویل بعدی مورد استفاده قرار می گیرد. مقادیر اندازه گیری شده توسط حسگرها از سطح اول اتوماسیون به سطح دوم آن ارسال می گردد وبرای تطبیق ضریب اصلاح جدید و تخمین نیروی نورد مورد استفاده قرار می گیرد. سپس نیروی تخمین زده شده به سطح اول ارسال شده و به عنوان مقدار مرجع نیروی نورد، برای کویل بعد مورد استفاده قرار می گیرد. روش گرادیان برای شناسایی ضریب اصلاح و تطبیق آن با تغییرات فرآیند و شرایط جدید، پیشنهاد شده است. انجام محاسبات نیازمند داشتن مقادیر واقعی است. به این منظور داده های ثبت شده در صنعت آنالیز شده و اطلاعات مورد نیاز از آن استخراج شده است. برای بررسی صحت ضریب اصلاح پیشنهادی و تخمین نیروی نورد، از اطلاعات ثبت شده در سطح اول اتوماسیون استفاده شده است. در ادامه روش حداقل مربعات خطا، برای شناسایی ضریب اصلاح و تطبیق آن به کار برده شده و بر اساس آن تخمین نیروی نورد صورت گرفته است. با ترسیم نمودار درصد خطای نسبی، کارآیی ضریب اصلاح برای بهبود مدل نشان داده شده است. مدل سیستم کنترل نیرو شبیه سازی شده و ضریب اصلاح نیرو، برای چندین کویل محاسبه شده است. در نمودار دیگری تاثیر ضریب اصلاح نیرو و تطبیق آن، در بهبود مدل سیستم کنترل نیرو ترسیم شده و دو روش فوق با یکدیگر مقایسه شده است.