厚度控制系统(卷名：自动控制与系统工程)
thickness control systems
以厚度作为被控制量的自动控制系统。厚度控制系统主要用于带型钢材的轧制过程。轧机的进料在厚度、温度和材质上的不均匀性会使轧出钢材的纵向厚度相对于规格尺寸有偏差。为消除厚度偏差，需要采用厚度自动控制系统对轧制过程进行厚度控制。厚度控制主要分为厚度反馈控制和厚度前馈控制两类。
厚度反馈控制
图1为厚度反馈控制系统的组成。为实现厚度控制，需要事先设置厚度的给定值（锁定值），将检测的厚度值与给定值比较，得到厚度偏差。控制器根据偏差信号给出相应的操纵信号控制轧机，使出口处钢材的厚度等于给定值。根据厚度检测方式的不同，厚度反馈控制系统可有不同的方案，主要有直接检测和间接检测两种方式。① 厚度直接检测 测厚仪安装在轧机的后侧直接检测出口处钢材的厚度。在这种方案中,由于测厚仪与轧机之间相隔一定距离，厚度偏差需要延迟一定时间才能检测出来。这相当于在系统中增加了一个滞后环节（见时滞系统），因而系统不易稳定。而为保证系统稳定性，开环放大倍数就受到限制，又会影响系统的快速性。
② 厚度间接检测 根据轧机的弹性变形、轧制力的大小和测得的轧辊辊缝宽度，计算出钢材的厚度。由于轧辊偏心、轧辊磨损、热膨胀和轧机的弹性变形系数不为常值等原因，厚度间接检测方法的精度不高。但这种方式能及时获得偏差信号，加之方法简单和便于维修，所以在厚度控制系统中仍被广泛采用。在实际生产中，常把每架轧机轧出带钢头部的厚度作为该架轧机在设定条件下厚度的给定值。控制器通常是一台数字电子计算机。在反馈型厚度自动控制系统中，只有在偏差出现后控制器才能起作用，因此存在厚度的动态误差。生产机械的惯性和调整辊缝的延迟，也会造成控制精度不高、厚度不均匀的情况。
厚度前馈控制
为提高厚度的控制精度，可采取提前检测来料情况和调整辊缝。例如，在前一架轧机出口处就对将送入本架轧机的带钢的厚度偏差提前进行检测。并据此在经过适当的时间延迟后，在带钢进入本架轧机以前调整辊缝值来消除前一架轨机所造成的厚度偏差。这种控制方式称为厚度的前馈控制。图2为厚度前馈控制系统的组成。前馈偏差信号ΔHF和轧辊位移的校正值 ΔS以头部锁定值为基准计算而得。当计算轧机有控制信号u时,还需要考虑轧辊的实际位置S与头部锁定位置之差。轧辊的位置信号ΔS引入前馈控制器中。前馈控制器实际上是一台计算机。在轧制过程中，生产过程的许多参数实际上是变化的，只靠前馈控制并不能消除由于参数变化造成的厚度偏差。通常采用前馈与反馈的复合控制来提高精度。X 射线厚度监控控制 为改善反馈控制和前馈控制的控制精度,可在精轧机出口处设置X射线测厚仪（见厚度传感器），检测带钢的实际厚度与规格值的偏差，并用以对轧机进行监控修正。在反馈控制或前馈控制的基础上适当修改基准值的这种控制方式,称为X射线厚度监控控制。
图3为X射线厚度监控控制系统的组成。只有当带钢到达X射线测厚仪时才能测得实际厚度的偏差，因此就相当于在监控回路中引入了一个滞后环节(图中e-Txs)。在监控回路中常采用积分控制（见PID调节器）来保证系统的稳定工作。