Modellbildung, Analyse und Regelung der Hauptanstellung einer Warmrichtmaschine hinsichtlich der Vermeidung unerwünschter Torsionsverformungen

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit ist die Analyse und Optimierung der Regelung der Hauptanstellung der Warmrichtmaschine im Walzwerk der Dillinger Hütte.<br />Der bewegliche obere Richtrollenrahmen der Maschine hat drei Freiheitsgrade, wird aber mittels vier Anstellyzlinder angestellt. Ein Regelvorgang der Anstellzylinder kann eine unerwünschte Torsionsverformung des Rahmens verursachen, die auch bei quasi-statischen Bedingungen erhalten bleibt, falls die Zylinderpositionssensoren unpräzise kalibriert wurden.<br />In dieser Arbeit wird ein validiertes mathematisches, dynamisches Modell des oberen Richtrollenrahmens entworfen. Dabei werden die nichtlinearen Eigenschaften des hydraulischen Systems, sowie die Reibung und die Rahmenstorsion berücksichtigt. Basierend auf diesem Modell wird ein Regler entworfen, der die Torsionsverformung des Rahmens dynamisch unterdrückt. Simulationen haben gezeigt, dass der neue Regler deutlich besser geeignet ist als der von dem Richtmaschinenhersteller implementierte Regler. Im Weiteren werden die aktuellen Prozesskräfte mit der neuen Lösung präziser identifiziert.<br />

The objective of this master thesis is the analysis and optimization of the control of the main adjustment of the hot levelling machine in a rolling mill of Dillinger Hütte.<br />The adjustable top frame of the leveler has three degrees of freedom, but is actuated by four hydraulic cylinders. Controlling the four cylinders individually may induce an undesired torsion deformation of the frame, which persists even in steady-state conditions if the position sensors of the cylinders were imprecisely calibrated.<br />In this master thesis, a validated mathematical dynamical model of the frame adjustment is developed. It accounts for the non-linear characteristics of the hydraulic system, the friction and the torsion of the frame structure. Based on this model, a controller is developed which dynamically supresses the torsion of the frame. Simulations show that the new controller performs significantly better than the existing controller provided by the machine manufacturer. Moreover, the actual process forces are identified more precisely with the new solution.