一種基于帶鋼橫向平坦度分布的平坦度評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冷乳平坦度自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于帶鋼橫向平坦度分 布的平坦度評(píng)價(jià)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 冷乳帶鋼平坦度質(zhì)量是冷乳生產(chǎn)追求的最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，因此冷乳平坦度 控制系統(tǒng)是冷乳生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵系統(tǒng)。影響冷乳帶鋼平坦度控制系統(tǒng)高效運(yùn)行的因素很 多，其中冷乳帶鋼的平坦度評(píng)價(jià)是平坦度控制系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，它決定了冷乳平坦度控制 系統(tǒng)的控制目標(biāo)，也就進(jìn)一步確定了冷乳平坦度控制系統(tǒng)需要采取什么樣的控制手段，以 多少的控制量去解決冷乳平坦度評(píng)價(jià)所反映出來(lái)的平坦度缺陷。
[0003] 但是在實(shí)際的冷乳生產(chǎn)過(guò)程中卻面臨著這樣一些問(wèn)題。有些時(shí)候，由系統(tǒng)給出的 帶鋼平坦度評(píng)價(jià)結(jié)果反映出帶鋼平坦度指標(biāo)很好，合格率滿足產(chǎn)品質(zhì)量控制要求，但是產(chǎn) 品在用戶使用過(guò)程中卻出現(xiàn)了各種局部平坦度缺陷。另外一些時(shí)候，由系統(tǒng)給出的平坦度 評(píng)價(jià)結(jié)果反映出帶鋼存在平坦度缺陷，但是卻無(wú)法確定帶鋼的平坦度缺陷類型等信息，這 就導(dǎo)致一方面平坦度控制系統(tǒng)無(wú)法確定優(yōu)化方向，另一方面乳后產(chǎn)線或者用戶無(wú)法有針對(duì) 性的采取相應(yīng)措施。
[0004] 經(jīng)過(guò)對(duì)以上實(shí)際冷乳平坦度控制過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的分析，可以確定冷乳平坦度評(píng) 價(jià)方法存在問(wèn)題。傳統(tǒng)的冷乳平坦度評(píng)價(jià)方法如下式所示：
[0005]
鋼的實(shí)際平坦度缺陷和分布狀況的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于帶鋼橫向平坦度分布的平 坦度評(píng)價(jià)系統(tǒng)，延帶鋼寬度方向分區(qū)域進(jìn)行平坦度評(píng)價(jià)，為帶鋼平坦度控制提供準(zhǔn)確的控 制依據(jù)，提高了冷乳帶鋼的平坦度合格率和成材率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的是為了解決常規(guī)的基于帶鋼橫向均值性質(zhì)的帶鋼平坦度評(píng)價(jià)方法 不能有效反映帶鋼的實(shí)際平坦度缺陷和分布狀況的問(wèn)題。
[0017] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種基于帶鋼橫向平坦度分布的平坦度評(píng) 價(jià)系統(tǒng)，其特征在于基于將帶鋼延帶鋼寬度方向分為不同區(qū)域的前提下，采集實(shí)際的平坦 度實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理和平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)的區(qū)域識(shí)別，計(jì)算各區(qū)域平坦度計(jì) 算值，給出各區(qū)域的平坦度評(píng)價(jià)結(jié)果，用于實(shí)際的平坦度在線控制和乳后工序的平坦度缺 陷數(shù)據(jù)來(lái)源。
[0018] 本發(fā)明的一種基于帶鋼橫向平坦度分布的平坦度評(píng)價(jià)系統(tǒng)，采用延帶鋼寬度方向 分區(qū)域進(jìn)行平坦度評(píng)價(jià)的方法，獲得有效反映帶鋼實(shí)際平坦度缺陷和分布情況的平坦度評(píng) 價(jià)結(jié)果，共包含如下七個(gè)功能模塊:帶鋼寬度方向區(qū)域劃分、平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)采集模塊、平 坦度測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)區(qū)域識(shí)別模塊、各區(qū)域平坦度值計(jì)算模塊、各區(qū) 域平坦度評(píng)價(jià)模塊、平坦度評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)用模塊。
[0019] ⑴在平坦度控制工藝知識(shí)指導(dǎo)下，本發(fā)明延帶鋼寬度方向，將帶鋼分為5個(gè)區(qū)域， 分別是對(duì)應(yīng)于平坦度邊浪的操作側(cè)邊部區(qū)域、傳動(dòng)側(cè)邊部區(qū)域;對(duì)應(yīng)于平坦度1/4浪的操作 偵n/4區(qū)域、傳動(dòng)側(cè)1/4區(qū)域;對(duì)應(yīng)于平坦度中浪的帶鋼中部區(qū)域。在區(qū)域平坦度描述時(shí)，分 別用數(shù)字1、2、3、4和5標(biāo)識(shí)。此處的操作側(cè)邊部區(qū)域定義為從帶鋼操作側(cè)邊部到操作側(cè)帶鋼 1/6寬度處，操作側(cè)1/4區(qū)域定義為從帶鋼操作側(cè)帶鋼1/6寬度處到操作側(cè)帶鋼1/3寬度處， 帶鋼中部區(qū)域定義為從帶鋼操作側(cè)1/3寬度處到帶鋼傳動(dòng)側(cè)1/3寬度處，傳動(dòng)側(cè)邊部區(qū)域定 義為從帶鋼傳動(dòng)側(cè)邊部到傳動(dòng)側(cè)帶鋼1/6寬度處，傳動(dòng)側(cè)1/4區(qū)域定義為從帶鋼傳動(dòng)側(cè)帶鋼 1/6寬度處到傳動(dòng)側(cè)帶鋼1/3寬度處。
[0020] (2)平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)采集模塊與現(xiàn)場(chǎng)平坦度儀直接通信，實(shí)時(shí)連續(xù)采集平坦度測(cè) 量結(jié)果。在每一個(gè)平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)采集周期，模塊根據(jù)帶鋼跟蹤信息，將本次采集到的平坦 度測(cè)量數(shù)據(jù)與帶鋼位置信息和時(shí)間信息匹配，并以堆棧的方式存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)緩存區(qū)域，當(dāng) 一卷帶鋼乳制完成后，從緩存區(qū)中讀取該卷帶鋼的平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)，以鋼卷為單位存儲(chǔ)實(shí) 際平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)；
[0021] (3)平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊從以鋼卷為單位存儲(chǔ)的平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)文件中讀 取實(shí)際平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)，以帶鋼平坦度控制工藝知識(shí)為指導(dǎo)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理，重新構(gòu)造實(shí) 際平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)，為后面的平坦度橫向分布評(píng)價(jià)提供干凈、準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)。完成處理 后，將經(jīng)過(guò)處理的實(shí)際平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)寫回到以鋼卷為單位的實(shí)際平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文 件中；
[0022] (4)平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)區(qū)域識(shí)別模塊主要實(shí)現(xiàn)兩方面工作，一是結(jié)合帶鋼寬度計(jì)算 帶鋼在平坦度儀上的有效覆蓋范圍；二是分別計(jì)算操作側(cè)邊部區(qū)域、傳動(dòng)側(cè)邊部區(qū)域、操作 側(cè)1/4區(qū)域、傳動(dòng)側(cè)1/4區(qū)域和帶鋼中部區(qū)域的開始和結(jié)束的位置；
[0023] (5)各區(qū)域平坦度值計(jì)算模塊根據(jù)平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)區(qū)域識(shí)別模塊所計(jì)算得出的帶 鋼橫向各區(qū)域的開始和結(jié)束位置，利用各區(qū)域所包含的平坦度測(cè)量通道測(cè)量值，采用均方 差的方法計(jì)算各區(qū)域在每個(gè)平坦度儀測(cè)量位置的平坦度值，作為各區(qū)域的平坦度評(píng)價(jià)依 據(jù)；
[0024] (6)各區(qū)域平坦度評(píng)價(jià)模塊根據(jù)各區(qū)域平坦度值計(jì)算模塊所計(jì)算出來(lái)的板形儀每 個(gè)測(cè)量位置的各區(qū)域的平坦度計(jì)算值，依據(jù)在平坦度控制工藝指導(dǎo)下給出的評(píng)價(jià)閾值，對(duì) 各區(qū)域在整個(gè)帶鋼長(zhǎng)度方向的平坦度狀況進(jìn)行量化評(píng)價(jià)；
[0025] (7)平坦度評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)用模塊根據(jù)各區(qū)域平坦度評(píng)價(jià)模塊計(jì)算得到的能夠直觀反 映帶鋼平坦度狀況的各區(qū)域平坦度評(píng)價(jià)結(jié)果，在平坦度控制工藝知識(shí)指導(dǎo)下，既可以對(duì)平 坦度在線控制提出有針對(duì)性的控制優(yōu)化措施，也可以為乳后產(chǎn)線的生產(chǎn)提供詳細(xì)的原料平 坦度質(zhì)量狀況信息。
[0026] 所述平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)采集模塊中的平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)采集模塊所采集的平坦度測(cè) 量數(shù)據(jù)包括如下特點(diǎn)：
[0027] (1)平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)的采集周期是188ms;
[0028] (2)-組平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)包括62個(gè)測(cè)量值，對(duì)應(yīng)平坦度儀上62個(gè)測(cè)量通道的測(cè)量 結(jié)果，單位是Pa;
[0029] (3)每一個(gè)平坦度儀測(cè)量通道的測(cè)量結(jié)果是該測(cè)量通道實(shí)際測(cè)量單位張力值與有 效測(cè)量通道平均單位張力值的差值；
[0030] (4)以鋼卷為單位存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件中的帶鋼平坦度實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)既包括測(cè)量的時(shí) 間信息，也包括測(cè)量的帶鋼位置信息。
[0031] 所述平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊中的平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊主要針對(duì)平坦 度測(cè)量數(shù)據(jù)采集模塊所采集到的平坦度實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性處理和特征轉(zhuǎn)化，處理對(duì) 象包括每一組測(cè)量值相鄰?fù)ǖ赖臄?shù)據(jù)和相鄰兩組測(cè)量值的數(shù)據(jù)，處理內(nèi)容包括：
[0032] (1)數(shù)據(jù)處理主要解決實(shí)際數(shù)據(jù)中必然和廣泛存在的數(shù)據(jù)空缺值、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、孤立 點(diǎn)、噪聲問(wèn)題；
[0033] ①處理空缺值:對(duì)于平坦度測(cè)量值采取刪除的方法;對(duì)于測(cè)量位置，則根據(jù)領(lǐng)域知 識(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充；
[0034] ②處理錯(cuò)誤數(shù)據(jù):對(duì)采集到的實(shí)際數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)極限檢查，確認(rèn)其有效性，超出極限范 圍時(shí)用極限值替代；
[0035] ③處理數(shù)據(jù)中的奇異項(xiàng)：針對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)序列中的奇異項(xiàng)數(shù)據(jù)，采用一階差分方法 進(jìn)行處理。判斷奇異項(xiàng)的準(zhǔn)則是:給定一個(gè)誤差限W，若t時(shí)刻的采樣值為 Xt，預(yù)測(cè)值為x't，當(dāng) ^1\|>1時(shí)，則認(rèn)為此采樣值Xt是奇異項(xiàng)，應(yīng)當(dāng)予以剔除，而以預(yù)測(cè)值x't取代采樣值x t。 誤差限W要根據(jù)平坦度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速率、平坦度數(shù)據(jù)的變化特性來(lái)決定。預(yù)測(cè)值x't可 以根據(jù)下式所示一階差分方程推算。
[0036] X' t = xt-i+(xt-i-xt-2)
[0037] 式中：X't一一t時(shí)刻的預(yù)測(cè)值；
[0038] Xt-!--t時(shí)刻前1個(gè)時(shí)刻的值；
[0039] xt-2--t時(shí)刻前2個(gè)時(shí)刻的值。
[0040]④數(shù)據(jù)的濾波處理:將算術(shù)平均值法和中值濾波法這兩種方法結(jié)合，即先用中值 濾波法濾除由于脈沖干擾而有偏差的采樣值，然后再作算術(shù)平均。這樣既可以去除脈沖干 擾，又可以對(duì)采樣值進(jìn)行平滑處理。其原理如下式所示：
[0041 ] Xi < X2 < …< Xn 3 < N < 5
[0042] Y= (χ2+Χ3+···+χν-ι)/(Ν-2)
[0043] (2)需要將以單位張力形式存在的平坦度測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)化為直觀反映帶鋼平坦度狀 態(tài)的帶鋼延伸量I_Unit，轉(zhuǎn)化方法為每個(gè)測(cè)量通道的單位張力差除以帶鋼彈性模量Ε，這里 的E取2.05E+llPa;
[0044] (3)將經(jīng)過(guò)處理的實(shí)際平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)寫回到以鋼卷為單位的實(shí)際平坦度測(cè)量數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)文件中，覆蓋原來(lái)的數(shù)據(jù)；
[0045] 所述平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)區(qū)域識(shí)別模塊中的平坦度測(cè)量數(shù)據(jù)區(qū)域識(shí)別模塊，識(shí)別對(duì)象 包括如下兩個(gè)：
[0046] (1)結(jié)合帶鋼寬度計(jì)算帶鋼在平坦度儀上的有效覆蓋范圍：位于帶鋼寬度范圍內(nèi) 平坦度儀測(cè)量通道屬于有效測(cè)量通道。位于帶鋼邊部的測(cè)量通道，當(dāng)被帶鋼覆蓋寬度超過(guò) 測(cè)量通道寬度的50 %時(shí)，屬于有效測(cè)量通道，否則屬于無(wú)效測(cè)量通道;帶鋼操作側(cè)有效測(cè)量 通道到帶鋼傳動(dòng)側(cè)有效測(cè)量通道之間的平坦度儀測(cè)量區(qū)域?qū)儆趲т撚行Ц采w范圍；
[0047] (2)基于延帶鋼寬度方向的區(qū)域劃分，在帶鋼平坦度儀上的有效覆蓋范圍內(nèi)，計(jì)算 操作側(cè)邊部區(qū)域、傳動(dòng)側(cè)邊部區(qū)域、操作側(cè)1/4區(qū)域、傳動(dòng)側(cè)1/4區(qū)域和帶鋼中部區(qū)域的開始 和結(jié)束位置。
[0048