專利名稱：冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷軋帶鋼領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于冷軋帶鋼板形控制中執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)的在線解耦方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，用戶對(duì)冷軋帶鋼產(chǎn)品的板形質(zhì)量要求也越來(lái)越高，特別是對(duì)于汽車和家電等行業(yè)。因此在冷軋帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中，板形質(zhì)量成為考核最終產(chǎn)品的最重要技術(shù)指標(biāo)之一。冷軋帶鋼生產(chǎn)的板形控制技術(shù)是一項(xiàng)融合多學(xué)科知識(shí)、高度復(fù)雜的關(guān)鍵性技術(shù)。國(guó)內(nèi)外大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)投入了大量的人力、物力和財(cái)力來(lái)研發(fā)提高板形控制精度的方法和技術(shù)，以期增強(qiáng)鋼鐵企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。為了增強(qiáng)冷軋軋機(jī)的板形控制能力，現(xiàn)代冷軋軋機(jī)一般具有多種板形調(diào)控手段， 如壓下傾斜、工作輥正負(fù)彎輥、中間輥正彎輥、軋輥橫移和噴射冷卻等。在冷軋帶鋼板形控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，需要綜合考慮各個(gè)板形調(diào)控手段的調(diào)控能力，通過(guò)統(tǒng)籌計(jì)算使得各板形調(diào)控手段相互配合以達(dá)到最大限度消除板形偏差的控制效果。因此，對(duì)各個(gè)板形調(diào)控手段的調(diào)控能力的準(zhǔn)確評(píng)估，也就是說(shuō)是否能夠獲取高精度的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)便成為影響板形控制效果優(yōu)劣的一個(gè)關(guān)鍵因素。目前冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)的獲取方法主要分為有限元數(shù)值計(jì)算、軋機(jī)實(shí)驗(yàn)和在線自學(xué)習(xí)三種方法。由于各個(gè)板形控制執(zhí)行器對(duì)板形的影響機(jī)理非常復(fù)雜，模型中的未知因素多，軋機(jī)工作狀況也是不斷變化的，因此很難通過(guò)傳統(tǒng)的輥系彈性變形理論以及軋件三維變形理論來(lái)精確計(jì)算出各個(gè)板形控制執(zhí)行器的調(diào)控功效系數(shù)；這也是用有限元數(shù)值計(jì)算方法解決該類問(wèn)題時(shí)所遇到的瓶頸。在實(shí)際軋制過(guò)程中，調(diào)控功效系數(shù)還受到諸多軋制參數(shù)的影響，如帶鋼寬度、軋制力、軋輥粗糙度和溫度等；不同規(guī)格的帶鋼對(duì)應(yīng)不同的調(diào)控功效系數(shù)，即使相同的規(guī)格的帶鋼在不同的工況下相應(yīng)的調(diào)控功效系數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，因而由軋機(jī)實(shí)驗(yàn)得到的調(diào)控功效系數(shù)也不能滿足日益增長(zhǎng)的冷軋帶鋼控制精度要求。使用在線自學(xué)習(xí)方法可以在一定程度上改善調(diào)控功效系數(shù)的精度，但是由于在線板形變化是由若干個(gè)板形調(diào)控機(jī)構(gòu)共同作用的結(jié)果，各調(diào)控機(jī)構(gòu)對(duì)板形的影響是相互耦合的，目前已有的板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線自學(xué)習(xí)方法并不能對(duì)其進(jìn)行精確解耦， 因而所得到的自學(xué)習(xí)結(jié)果通常并不理想，甚至有時(shí)會(huì)變得更差。冷軋板形控制技術(shù)一直為國(guó)外公司所壟斷而導(dǎo)致進(jìn)口冷軋板形控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，即使高價(jià)進(jìn)口后由于不掌握核心技術(shù)在產(chǎn)品變規(guī)格后不能保證系統(tǒng)良好運(yùn)行，因此進(jìn)行冷軋板形控制核心技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)勢(shì)在必行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，該方法通過(guò)建立板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算模型，可以迅速的獲得當(dāng)前工況下高精度的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，并將其應(yīng)用于閉環(huán)板形控制系統(tǒng)中，得到較高的板形控制精度。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案本發(fā)明提供的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，具體是使用有限元數(shù)值計(jì)算方法或軋機(jī)實(shí)驗(yàn)方法獲取冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，該系數(shù)作為先驗(yàn)初始值；在該系數(shù)完成在線解耦之前，閉環(huán)板形控制系統(tǒng)應(yīng)用這個(gè)先驗(yàn)初始值及其常規(guī)在線自學(xué)習(xí)值進(jìn)行冷軋帶鋼板形控制調(diào)節(jié)量的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)在獲得冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線精確解耦計(jì)算結(jié)果之前的若干個(gè)控制周期內(nèi)的板形閉環(huán)控制功能；該計(jì)算過(guò)程是通過(guò)建立板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算模型，利用在線收集的軋制過(guò)程參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算出高精度的冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)冷軋帶鋼的高精度閉環(huán)板形控制。在所述執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算完成之前的至少m個(gè)控制周期里，可以采集每個(gè)控制周期里所發(fā)生的各冷軋帶鋼板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量以及該調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后的各冷軋帶鋼板形實(shí)際改變量，然后利用板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算模型獲取冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，所述計(jì)算模型為[EAU1 EAU2 AEAUm] = [ δ ！ δ 2 Λ δ J+ [Eff1 Δ U1 Eff2AU2 A Effm Δ Uj ,式中Ε e Rnxm為冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)矩陣，η為接觸式板形儀在帶鋼寬度方向上的有效測(cè)量區(qū)域數(shù)目，m為冷軋軋機(jī)板形控制執(zhí)行器的個(gè)數(shù)= 1， 2，A, m)為板形閉環(huán)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后，在線采集到的第i組板形調(diào)控機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)量； EffiG = 1,2, A,m)為在線計(jì)算第i組板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量時(shí)板形控制系統(tǒng)程序所用到的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)= 1，2，A, m)為在線采集到的第i組板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后帶鋼板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量EfTiAUi之差。在所述的至少m個(gè)控制周期里，其中(1)將第一個(gè)控制周期所發(fā)生的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量賦值給Δ&，其發(fā)生作用之后板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給S ??；(2)將第二個(gè)控制周期所對(duì)應(yīng)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與△仏做相關(guān)性分析，若兩者線性無(wú)關(guān)則將第二個(gè)控制周期所對(duì)應(yīng)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量賦值給△ U2,其發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給S2 ；若兩者線性相關(guān)則舍棄該控制周期內(nèi)所采集的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)，繼而利用下一控制周期的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與做相關(guān)性分析，直到找到一組與△仏線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量然后將其賦值給，并把其發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給~ ；(3)在得到滿足條件的AUi之后將下一個(gè)控制周期所對(duì)應(yīng)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與AU”AU2、...、AUJ2< i彡m-1)做相關(guān)性分析，若它與AU”AU2、…、AUi均線性無(wú)關(guān)則將它賦值給ΔUi+1，其發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給δ i+1 ; 若它與AUi、AU2、…、AUi中任何一個(gè)向量線性相關(guān)則舍棄該控制周期內(nèi)所采集的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)，繼而利用下一控制周期的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與之前得到的Δ&、AU2、…、八^做相關(guān)性分析，直到找到一組與Δ^、、…、AUi均線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量然后將其賦值給ΔUi+1，并把其發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給(4)按照上述步驟得到m組線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量后，通過(guò)以下功效系數(shù)在線解耦計(jì)算公式得到冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)E
E = [ δ !+Eff1 Δ U1 δ 2+Ef f2 Δ U2 Λ δ m+Ef fm Δ Uj X [ Δ U1 Δ U2 Λ Δ UmF1。在所述的采集m組線性無(wú)關(guān)的調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量所對(duì)應(yīng)的m個(gè)不同控制周期里，冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)可能因?yàn)槭芡獠扛蓴_的影響而發(fā)生變化，于是可以采用以下計(jì)算模型獲取冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)[E1AU1 E2AU2 A EmAUj = [ δ δ2 Λ δ J+ [Eff1 Δ U1 Eff2AU2 A EffmAUm],式中Ei(i = 1,2, A,m)為冷軋軋機(jī)在m個(gè)不同控制周期里所對(duì)應(yīng)的軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)矩陣。如果軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響較小，則Ei之間差別較小，且從工程角度上假設(shè)E1 ^ E2 ^ A ^ &，此時(shí)上述步驟(4)所述功效系數(shù)在線解耦計(jì)算公式仍然是有效的。如果軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響較大，則不同的Ei之間差別較大，此時(shí)不能利用上述步驟(4)所述功效系數(shù)在線解耦計(jì)算公式來(lái)獲取冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，需要重新采集用于執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)。在冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)可能因?yàn)槭芡獠扛蓴_的影響而發(fā)生變化時(shí)，軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響程度大小的度量方法可以由下面的判定規(guī)則來(lái)給出首先，在采集到m組線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量后，利用下式計(jì)算出一個(gè)公共的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)矩陣￡
E = [δι+Effl^Ul δ2 +Eff2AU2 Λ S^EffmAUmMAUl AU2 Λ AU J1 (1)，然后，計(jì)算下述誤差指標(biāo)函數(shù)值
m
J = YjIEAU1-S1-Eff1AU1(2)，
i=l式中符號(hào)I I · I I表示向量的歐幾里得范數(shù)；最后，依據(jù)計(jì)算得到的誤差指標(biāo)函數(shù)值J大小對(duì)干擾因素影響程度大小進(jìn)行以下評(píng)判若JS Y則認(rèn)為軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響較小，由公式(1)計(jì)算得到的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)左有效；反之，若J > Y則認(rèn)為軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響較大，由公式(1)計(jì)算得到的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)左無(wú)效，需要重新采集用于執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)解耦計(jì)算的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)；這里，Y是根據(jù)具體工程應(yīng)用時(shí)人為設(shè)定的指標(biāo)閾值。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的主要有益效果其一.解決了冷軋板形控制技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，即冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控系數(shù)的在線解耦計(jì)算的問(wèn)題。其二.為高精度的冷軋帶鋼板形控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)在線采集軋制過(guò)程數(shù)據(jù)，建立了在線解耦計(jì)算模型，能夠非常精確且快速的計(jì)算出各板形執(zhí)行器的實(shí)際調(diào)控功效系數(shù)，為高精度的冷軋帶鋼板形控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基石出。其三.保證了計(jì)算結(jié)果可信度和實(shí)用性能。
在解耦計(jì)算過(guò)程中考慮了實(shí)際軋制過(guò)程中外部干擾因素對(duì)測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生的不利影響，設(shè)計(jì)了外部干擾因素影響大小程度的判定規(guī)則，保證了計(jì)算結(jié)果可信度和實(shí)用性能。
圖1為板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算算法流程圖。圖2為板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)的先驗(yàn)初始曲線。圖3為板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)的在線解耦計(jì)算曲線。圖4為應(yīng)用常規(guī)自學(xué)習(xí)算法時(shí)板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之間的偏差曲線。圖5為應(yīng)用在線解耦計(jì)算算法時(shí)板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之間的偏差曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，通過(guò)建立板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算模型，利用在線收集的軋制過(guò)程參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算出高精度的板形控制執(zhí)行器調(diào)控系數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)冷軋帶鋼的高精度閉環(huán)板形控制。下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本發(fā)明。本實(shí)施例公開(kāi)的是某工作輥可水平移動(dòng)的六輥冷軋機(jī)板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算過(guò)程。板形在線測(cè)量裝置采用由瑞典進(jìn)口的ABB板形輥，該板形輥輥徑 313mm,由實(shí)心鋼軸組成，沿寬度方向每隔^mm或52mm被分成一個(gè)測(cè)量區(qū)域，每個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)沿軸向在測(cè)量輥的四周均勻分布著四個(gè)溝槽以放置磁彈性力傳感器，傳感器的外面被鋼環(huán)所包裹。產(chǎn)品規(guī)格(厚度X寬度)0. 35mmX 1250mm，鋼種高牌號(hào)無(wú)取向HNG0，軋制速度Max900m/min，卷取張力Max220KN，主電機(jī)功率5500KW，原料鋼卷厚度1. 8 2. 5mm。在本實(shí)例的六輥軋機(jī)板形控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)的精度直接關(guān)系到板形控制效果的優(yōu)劣，同時(shí)在軋制過(guò)程中工作狀況是變化的，例如軋制力隨板形厚度控制系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)量而變化，也就意味著執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)隨時(shí)間變化。因此需要在軋制過(guò)程中根據(jù)實(shí)際的軋機(jī)輸入輸出數(shù)據(jù)來(lái)在線學(xué)習(xí)執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)。由于本實(shí)例板形調(diào)控裝置有多種且相互耦合，傳統(tǒng)的自學(xué)習(xí)算法不能實(shí)現(xiàn)對(duì)其的精確解耦而使其學(xué)習(xí)效率較低且容易陷入局部最小點(diǎn)，難以獲得高精度的執(zhí)行器功效系數(shù)，這也是當(dāng)今板形控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中亟待克服的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明成功解決了這一關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題通過(guò)在線采集軋制過(guò)程數(shù)據(jù)，建立了在線解耦計(jì)算模型，能夠非常精確且快速的計(jì)算出各板形執(zhí)行器的實(shí)際調(diào)控功效系數(shù)，為高精度的冷軋帶鋼板形控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，本發(fā)明在解耦計(jì)算過(guò)程中考慮了實(shí)際軋制過(guò)程中外部干擾因素對(duì)測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生的不利影響，設(shè)計(jì)了外部干擾因素影響大小程度的判定規(guī)則，保證了計(jì)算結(jié)果可信度和實(shí)用性能。本實(shí)施例具體是采用包括以下步驟的方法，參見(jiàn)圖1 1.執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)先驗(yàn)初始值的獲取工作輥可水平移動(dòng)的六輥冷軋機(jī)板形調(diào)控手段主要有軋輥傾輥、工作輥正負(fù)彎輥、中間輥正彎輥和中間輥竄輥。其中中間輥竄輥是根據(jù)帶鋼寬度進(jìn)行預(yù)設(shè)定，調(diào)整原則是將中間輥輥身邊緣與帶鋼邊部對(duì)齊，亦可由操作方考慮添加一個(gè)修正量，調(diào)到位后保持位置不變。因而用于在線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的主要有軋輥傾輥、工作輥正負(fù)彎輥、中間輥正彎輥三種板形控制執(zhí)行器。在對(duì)工作輥可水平移動(dòng)的六輥冷軋機(jī)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，選擇不同規(guī)格的帶鋼進(jìn)行軋制，板形閉環(huán)控制系統(tǒng)先不投入運(yùn)行，在帶鋼出現(xiàn)明顯板形缺陷的時(shí)分別手動(dòng)調(diào)整各板形調(diào)控機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)板形，再由板形儀測(cè)量帶鋼寬度方向上各測(cè)量點(diǎn)的板形實(shí)際改變量并將其記錄到板形計(jì)算機(jī)里；根據(jù)各板形調(diào)控機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)量與板形實(shí)際變化量之間的關(guān)系計(jì)算出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)處各板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)。然后，將這些由實(shí)驗(yàn)得到的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)作為功效系數(shù)在線解耦計(jì)算的功效系數(shù)矩陣先驗(yàn)初始值hi。圖2為工作輥可水平移動(dòng)的六輥冷軋機(jī)調(diào)試時(shí)，由實(shí)驗(yàn)板形數(shù)據(jù)計(jì)算得到的在某種軋制工況條件下各板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)先驗(yàn)初始值曲線。2. Δ U1及其相關(guān)軋制過(guò)程參數(shù)的采集在板形閉環(huán)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后，板形計(jì)算機(jī)記錄第一個(gè)控制周期內(nèi)所發(fā)生的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量并將其賦值給△仏，將該調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給S1，將賦值給EfTp此外，基于在該控制周期內(nèi)所獲得軋制過(guò)程參數(shù)通過(guò)常規(guī)自學(xué)習(xí)算法獲取下一控制周期的功效系數(shù)矩陣的先驗(yàn)初始值Es2，其自學(xué)習(xí)計(jì)算公式為 Es2=VXdlX AUf + Esl,式中為板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量；ν為自學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)因子，本實(shí)例中取值為 0. 05。3. Δ U2及其相關(guān)軋制過(guò)程參數(shù)的采集板形計(jì)算機(jī)記錄第二個(gè)控制周期內(nèi)所發(fā)生的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量，將其與AU1做相關(guān)性分析，若兩者線性無(wú)關(guān)則將第二個(gè)控制周期內(nèi)所發(fā)生的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量賦值給 Δ U2,將該調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給δ 2，將賦值給Eff2 ；若兩者線性相關(guān)則舍棄該控制周期內(nèi)所采集的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)，繼而利用下一控制周期內(nèi)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與AU1做相關(guān)性分析，直到找到一組與AU1線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量然后將其賦值給AU2,并把該調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給S 2，將板形控制系統(tǒng)計(jì)算該調(diào)節(jié)量時(shí)所對(duì)應(yīng)的功效系數(shù)矩陣先驗(yàn)初始^ 2)賦值給Eff2。此外，第i個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的功效系數(shù)矩陣先驗(yàn)初始值 Esi (i ^ 2)是基于在第i-Ι個(gè)控制周期內(nèi)所獲得軋制過(guò)程參數(shù)通過(guò)常規(guī)自學(xué)習(xí)算法計(jì)算得到。其自學(xué)習(xí)計(jì)算公式為Esi =vxY1^ χ Azll + Esr-i，i 彡 2式中v為自學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)因子，本實(shí)例中取值為0. 05 ； Δ Xi^1為第i-Ι個(gè)控制周期內(nèi)所發(fā)生的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量；Y η為第i_l個(gè)控制周期內(nèi)板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差；T為表示向量轉(zhuǎn)置的數(shù)學(xué)運(yùn)算符號(hào)。4. Δ U3及其相關(guān)軋制過(guò)程參數(shù)的采集板形計(jì)算機(jī)記錄第i+l(i ^ 2)個(gè)控制周期所發(fā)生的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量，將其分別與AU1* AU2做相關(guān)性分析，若其與AU1和ΔU2均線性無(wú)關(guān)則將第i+Ι個(gè)控制周期所發(fā)生的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量賦值給△ U3，將該調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給S3，將賦值給Eff3;若其與八仏和Δ隊(duì)中任何一個(gè)線性相關(guān)則舍棄該控制周期內(nèi)所采集的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)，繼而利用下一周期的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與 AU1* Δ隊(duì)做相關(guān)性分析，直到找到一組與八仏和Δ隊(duì)均線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量然后將其賦值給△ U3，并把該調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給δ 3，將板形控制系統(tǒng)計(jì)算該調(diào)節(jié)量時(shí)所對(duì)應(yīng)的功效系數(shù)矩陣先驗(yàn)初始值h^j ^ 3) 賦值給Eff3。此外，第j個(gè)控制周期對(duì)應(yīng)的功效系數(shù)矩陣初始值h」(j彡3)是基于第j_l 個(gè)控制周期所獲得軋制過(guò)程參數(shù)通過(guò)常規(guī)自學(xué)習(xí)算法計(jì)算得到。其自學(xué)習(xí)計(jì)算公式為Esj =vx γ}_λ χ + Es^l, j 彡 3式中v為自學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)因子，本實(shí)例中取值為0. 05 ； Δ Xjm為第j-Ι個(gè)控制周期內(nèi)所發(fā)生的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量；Yy1為第j_l個(gè)控制周期內(nèi)板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差；T為表示向量轉(zhuǎn)置的數(shù)學(xué)運(yùn)算符號(hào)。5.在采集到滿足要求的軋制過(guò)程參數(shù)后，在線解耦計(jì)算出冷軋軋機(jī)板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)矩陣E E = [ δ ^Eff1 Δ U1 δ 2+Eff2 Δ U2 δ 3+Eff3 Δ U3] X [ Δ U1 Δ U2 Δ U3]圖3為工作輥可水平移動(dòng)的六輥冷軋機(jī)板形控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后時(shí)，由本發(fā)明提出的在線解耦計(jì)算方法得到的某種軋制工況條件下板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)曲線圖。6.軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響大小程度的判定首先利用所采集的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)計(jì)算如下誤差指標(biāo)函數(shù)的函數(shù)值
權(quán)利要求
1.一種冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，其特征在于使用有限元數(shù)值計(jì)算方法或軋機(jī)實(shí)驗(yàn)方法獲取冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，作為該系數(shù)先驗(yàn)初始值；在該系數(shù)完成在線解耦之前，閉環(huán)板形控制系統(tǒng)應(yīng)用這個(gè)先驗(yàn)初始值及其常規(guī)在線自學(xué)習(xí)值進(jìn)行冷軋帶鋼板形控制調(diào)節(jié)量的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)在獲得冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線精確解耦計(jì)算結(jié)果之前的若干個(gè)控制周期內(nèi)的板形閉環(huán)控制功能；該計(jì)算過(guò)程是通過(guò)建立板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算模型，利用在線收集的軋制過(guò)程參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算出高精度的冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)冷軋帶鋼的高精度閉環(huán)板形控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，其特征是在所述執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算完成之前的至少m個(gè)控制周期里，采集每個(gè)控制周期里所發(fā)生的各冷軋帶鋼板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量以及該調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后的各冷軋帶鋼板形實(shí)際改變量，然后利用板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算模型獲取冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，所述計(jì)算模型為[EAU1 EAU2 A EAUm] = L^1 δ 2 Λ δ J+ [Eff1 Δ U1 Eff2 Δ U2 A Effm Δ Um],式中Ε e Rnxm為冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)矩陣，η為接觸式板形儀在帶鋼寬度方向上的有效測(cè)量區(qū)域數(shù)目，m為冷軋軋機(jī)板形控制執(zhí)行器的個(gè)數(shù)；AUiG = 1,2, A, m)為板形閉環(huán)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后，在線采集到的第i組板形調(diào)控機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)量；EffiG =1,2, A，m)為在線計(jì)算第i組板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量時(shí)板形控制系統(tǒng)程序所用到的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)^iG = Ij, Λ，m)為在線采集到的第i組板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量發(fā)生作用之后帶鋼板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量EfTi AUi之差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，其特征是(1)將第一個(gè)控制周期所發(fā)生的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量賦值給，其發(fā)生作用之后板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給S ?。?2)將第二個(gè)控制周期所對(duì)應(yīng)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與做相關(guān)性分析，若兩者線性無(wú)關(guān)則將第二個(gè)控制周期所對(duì)應(yīng)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量賦值給，其發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給S2 ；若兩者線性相關(guān)則舍棄該控制周期內(nèi)所采集的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)，繼而利用下一控制周期的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與AU1做相關(guān)性分析， 直到找到一組與△仏線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量然后將其賦值給△ U2,并把其發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給S2;(3)在得到滿足條件的AUi之后將下一個(gè)控制周期所對(duì)應(yīng)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與 AU1, AU2,…、AUi (2 ^ i ^ m-Ι)做相關(guān)性分析，若它與AU1. AU2,…、Δ Ui均線性無(wú)關(guān)則將它賦值給ΔUi+1，其發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給δ +1 ；若它與AUi、AU2、…、AUi中任何一個(gè)向量線性相關(guān)則舍棄該控制周期內(nèi)所采集的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)，繼而利用下一控制周期的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量與之前得到的Δ^、、…、八仏做相關(guān)性分析，直到找到一組與Δ&、AU2,…、AUi均線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量然后將其賦值給ΔUi+1，并把其發(fā)生作用之后的板形實(shí)際改變量與計(jì)算改變量之差賦值給(4)按照上述步驟得到m組線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量后，通過(guò)以下功效系數(shù)在線解耦計(jì)算公式得到冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)E E = [ δ ^Eff1 Δ U1 δ 2+Ef f2 Δ U2 Λ δ m+Ef fm Δ Um] X [ Δ U1 AU2 Λ Δ Uj ^10
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，其特征是在采集m組線性無(wú)關(guān)的調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量所對(duì)應(yīng)的m個(gè)不同控制周期里，冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)可能因?yàn)槭芡獠扛蓴_的影響而發(fā)生變化，于是采用以下計(jì)算模型獲取冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)[E1AU1 E2AU2 A EfflAUffl] = [S1 δ2 Λ δ J+ [Eff1 Δ U1 Eff2AU2 A EfffflAUffl],式中Ei(i = 1,2, A,m)為冷軋軋機(jī)在m個(gè)不同控制周期里所對(duì)應(yīng)的軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，其特征是如果軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響較小，則Ei之間差別較小，且從工程角度上假設(shè)E1 E2 Λ &，此時(shí)權(quán)利要求3中步驟(4)所述功效系數(shù)在線解耦計(jì)算公式仍然是有效的。
6 根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，其特征是如果軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響較大，則不同的Ei之間差別較大，此時(shí)不能利用權(quán)利要求3中步驟(4)所述功效系數(shù)在線解耦計(jì)算公式來(lái)獲取冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，需要重新采集用于執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，其特征是在冷軋軋機(jī)實(shí)際的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)可能因?yàn)槭芡獠扛蓴_的影響而發(fā)生變化時(shí)， 軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響程度大小的度量方法由下面的判定規(guī)則來(lái)給出首先，在采集到m組線性無(wú)關(guān)的板形調(diào)控機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)量后，利用下式計(jì)算出一個(gè)公共的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)矩陣E = [δλ+Effl^Ul δ2 +Eff2AU2 Λ S^EffmAUmMAUl AU2 Λ AU J1 (1)，然后，計(jì)算下述誤差指標(biāo)函數(shù)值m 式中符號(hào)11 · 11表示向量的歐幾里得范數(shù)；最后，依據(jù)計(jì)算得到的誤差指標(biāo)函數(shù)值J大小對(duì)干擾因素影響程度大小進(jìn)行以下評(píng)判若JS Y則認(rèn)為軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響較小，由公式(1)計(jì)算得到的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)左有效；反之，若J > υ則認(rèn)為軋制過(guò)程數(shù)據(jù)采集時(shí)各種干擾因素影響較大，由公式(ι)計(jì)算得到的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)左無(wú)效，需要重新采集用于執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)解耦計(jì)算的軋制過(guò)程數(shù)據(jù)；這里，υ是根據(jù)具體工程應(yīng)用時(shí)人為設(shè)定的指標(biāo)閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦方法，具體是用有限元數(shù)值計(jì)算方法或軋機(jī)實(shí)驗(yàn)方法獲取冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，作為該系數(shù)先驗(yàn)初始值；在該系數(shù)完成在線解耦之前，閉環(huán)板形控制系統(tǒng)應(yīng)用先驗(yàn)初始值及其常規(guī)在線自學(xué)習(xí)值進(jìn)行冷軋帶鋼板形控制調(diào)節(jié)量的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)在獲得解耦結(jié)果之前的若干個(gè)控制周期內(nèi)的板形閉環(huán)控制功能；該計(jì)算過(guò)程通過(guò)建立板形控制執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)在線解耦計(jì)算模型，可以快速計(jì)算出準(zhǔn)確的執(zhí)行器調(diào)控功效系數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)冷軋帶鋼的高精度閉環(huán)板形控制。本發(fā)明解決了冷軋帶鋼板形控制執(zhí)行器調(diào)控系數(shù)的在線解耦的問(wèn)題，保證了結(jié)果可信度和實(shí)用性能，為冷軋帶鋼板形控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B21B37/28GK102366760SQ201110269590
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者解相朋, 趙菁 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司