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Dr.-Ing. Nicolas Soler

Arbeitsgebiet(e)

  • Model-based Thickness and Tension Control in Multi-Stand Cold Rolling Mills

Publications

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2011

Soler, Nicolas (2011):
Model-based thickness and tension control in multi-stand cold rolling mills.
Düsseldorf, VDI-Verl., TU Darmstadt, In: Fortschrittberichte VDI : Reihe 8, Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik ; 1180, ISBN 978-3-18-518008-8,
[Dissertation]

2008

Soler, Nicolas ; Feldmann, R. ; Isermann, Rolf (2008):
A Practical Approach for the Design of Thickness and Tension Controllers in Multi-Stand Coled Rolling Mills.
In: ASME 2008 Dynamic Systems and Control Conference, Ann Arbor, Michigan, USA, [Konferenzveröffentlichung]

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Aufgaben am IAT

  • Betreuung der Vorlesung Mechatronische Systeme in der Elektro- und Informationstechnik
  • Betreuung des Projektseminars Mechatronische Systeme
  • Organisation der Jahrestagung des IAT in Hirschegg, Kleinwalsertal

Forschung

Beim Kaltwalzen wird das zuvor warmgewalzte Metalband kalt zwischen zwei Walzen plastisch verformt. Dabei wird dies in seiner Dicke reduziert und die Materialfestigkeit erhöht. In so genannten Tandemstraßen geschieht dies an vier bis sechs Walzgerüsten hintereinander, ohne das Band zwischendurch wieder aufwickeln zu müssen. Für einen sicheren Betrieb muss sich das Band dabei unter Zug befinden, da sonst zwischen den Gerüsten Schlaufen entstehen können. Für jedes Band wird vor dem Walzen ein Stichplan (Setup) berechnet, welcher in Abhängigkeit von dessen Eigenschaften (Dicke, Material, Härte) die Dickenabnahme an den einzelnen Gerüsten und den Bandzug festlegt und daraus die Sollwerte für die Stellglieder berechnet. Dies erfolgt mittels mathematischer Prozessmodelle.

Obwohl die Prozessmodelle sehr aufwendig sind und sogar Einflüsse von Temperatur und veränderlicher Reibung berücksichtigen, gibt es immer Abweichungen zur Realität. Auch sind Anlagenparameter und Banddaten mit einer gewissen Unsicherheit behaftet. Des Weiteren wirken auf den Prozess ständig Störungen ein, vor allem in Form von Härte- und Dickenstörungen im Walzband. Diese Störungen, wie auch Fehler im Setup-Modell, führen zu Abweichungen in der gewünschten Auslaufbanddicke sowie zu Schwankungen in den Bandzügen. Während die Dickenabweichung einen Qualitätsverlust des gewalzten Bandes zur Folge hat, können große Zugschwankungen zu ernsthaften Schäden in der Anlage führen. Neben den Größen Zug und Banddicke ist die Zugspannungsverteilung über den Bandquerschnitt auch noch von Bedeutung. Ist die Zugspannung über die Bandbreite ungleichmäßig, so kann das Band im entspannten Zustand wellig werden, was einen Qualitätsverlust des gewalzten Produktes bedeutet. Eine Regelung der Bandzüge, der Banddicke sowie der Zugspannungsverteilung (Bandplanheit) ist somit aus Gründen der Sicherheit und der Wirtschaftlichkeit unumgänglich.

Die Regelstrecke stellt dabei hohe Anforderungen an den Regler: Sie ist nichtlinear, besitzt Mehrgrößencharakter und enthält erhebliche Totzeiten. Während die Zugspannungsverteilung nahezu unabhängig von Banddicke- und Bandzug geregelt werden kann, weisen letztere starke Kopplungen miteinander auf. Im Rahmen dieser Arbeit sollen verschiedene Konzepte für die Zug- und Dickenregelung sowie für die Diagnose weiterentwickelt und untersucht werden.

Dieses Projekt wird unterstützt und gefördert von:

ABB

Mitarbeiterfolie

Betreute Studien- und Diplomarbeiten

  • Xiaoning Long: Entwicklung eines linearen Zustandsraummodelles für mehrgerüstige Kaltwalzstraßen, Studienarbeit, 2006
  • Hongbo Liu: Entwurf Modellbasierter Konzepte zur Regelung der Oberflächetemperatur von Laminierwalzen, Diplomarbeit, 2006
  • Andreas Seeger: Banddickenregelung mit Model Predictive Control in mehrgerüstigen Kaltwalzwerken, Diplomarbeit, 2007
  • Tobias Hans: Beobachterentwurf für nichtmessbare Zwischengrößen in mehrgerüstigen Kaltwalzstraßen, Studienarbeit, 2007
  • Xin Liu: Entwicklung einer Lastumverteilung für mehrgerüstige Kaltwalzstraßen, Diplomarbeit, 2007
  • Andreas Sidorow: Entwicklung, Test und Implementierung einer regelungsbasierten Lastumverteilung für mehrgerüstige Kaltwalzstraßen, Studienarbeit, 2008
  • Xuehui Shi: Vergleich verschiedener Regelverfahren unter den Aspekten Regelgüte, Robustheit und Integration von Modellinformation,Diplomarbeit, 2008
  • Alessandro Recca: Beobachterentwurf für periodische Störungen in mehrgerüstigen Kaltwalzwerken, Studienarbeit, 2008
  • Lu Zhang: Fehlerabschätzung von Modellen für den Entwurf von Dicken- und Zugreglern, Studienarbeit, 2008