專利名稱：一種粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱軋帶鋼的成型加工，特別涉及熱軋帶鋼寬度控制過程中的一種粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法。
背景技術(shù)：
寬度是熱軋產(chǎn)品的重要的技術(shù)指標(biāo)，熱軋產(chǎn)品對于寬度的要求不產(chǎn)生負(fù)公差，一旦產(chǎn)品的實際寬度小于成品要求寬度，產(chǎn)品將被判廢。
一般熱軋生產(chǎn)過程中包括粗軋和精軋兩大工藝段，粗軋工藝段具有立輥壓下設(shè)備，即具有寬度壓下的控制功能，因此帶鋼寬度控制功能主要是在粗軋。但是帶鋼離開粗軋機進(jìn)入精軋機以后，在精軋區(qū)域帶鋼的寬度仍然會發(fā)生變化，我們稱之為精軋自然寬展。因此在板坯進(jìn)入粗軋機組之前，必須先確定帶鋼在精軋軋制過程中的寬度變化(即精軋自然寬展)的情況，再考慮附加一定的余量，結(jié)合精軋成品的目標(biāo)寬度，確定粗軋生產(chǎn)的目標(biāo)寬度。因此根據(jù)精軋目標(biāo)寬度和精軋自然寬展準(zhǔn)確設(shè)定粗軋帶鋼寬度，是熱軋寬度控制過程中的關(guān)鍵，對于提高熱軋產(chǎn)品的寬度指標(biāo)有重要意義。
影響粗軋寬度設(shè)定的主要因素包括精軋自然寬展的計算精度和寬度余量的確定，其中精軋自然寬展的計算精度是一個關(guān)鍵因素?，F(xiàn)有的粗軋寬度設(shè)定方法是首先通過一個簡單的精軋自然寬展計算模型確定精軋自然寬展量，該計算模型采用固定參數(shù)+自適應(yīng)的方式，該計算模型如下式。在此計算方法的基礎(chǔ)上，加固定的附加余量。
DWFM_spread＝f(W)×f(H)×f(Eps)×K其中DWFM_spread精軋自然寬展量，單位mm；W精軋帶鋼寬度，單位mm；f(W)精軋帶鋼寬度對精軋自然寬展的影響因子，f(W)＝c2·W2+c1·W+c0，其中c0、c1、c2為多項式系數(shù)。
H精軋帶鋼出口厚度，單位mm；f(H)精軋帶鋼厚度對精軋自然寬展的影響因子，
f(H)＝a5·H5+a4·H4+a3·H3+a2·H2+a1·H+a0，其中a0、a1、a2、a3、a4、a5為多項式系數(shù)Eps＝(HRM-H)/HRM精軋總壓下率，HRM粗軋帶鋼出口厚度，單位mm；f(Eps)＝b1·EpsK寬度自適應(yīng)系數(shù)，計算公式如下K(n+1)=K(n)+α1*(DWFM_spread_AclDWFM_spread_Cal-K(n))]]>式中α1衰減系數(shù)。
K(n+1)、K(n)為新舊自適應(yīng)系數(shù)。
DWFM_spread_Acl＝精軋實際寬度-粗軋實際寬度，為實際測量的精軋自然寬展。
DWFM_spread_Cal為模型計算精軋自然寬展。
由于影響熱軋帶鋼精軋自然寬展的因素非常多，精軋自然寬展量在實際生產(chǎn)過程中同設(shè)備狀態(tài)、帶鋼品種、軋制過程等多種因素有關(guān)，甚至同操作工的操作習(xí)慣也有一定的關(guān)系，并且這些影響因素是相互耦合的、非線性的和隨時間變化的，因此以上傳統(tǒng)方法確定的精軋自然寬展同實際生產(chǎn)情況存在較大的誤差，對粗軋寬度的設(shè)定過程帶來較大的影響，為了防止帶鋼寬度產(chǎn)生負(fù)公差，粗軋寬度的設(shè)定往往采用較大的控制余量，粗軋的寬度設(shè)定過程也需要操作工大量干預(yù)，隨意性比較大，容易造成熱軋帶鋼的寬度指標(biāo)不合格、寬度余量過大、生產(chǎn)過程不穩(wěn)定等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述確定的精軋自然寬展與實際生產(chǎn)情況存在較大誤差的缺點，提供一種誤差小，有利于提高熱軋產(chǎn)品寬度控制精度的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，該粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法包括以下步驟
a)首先對熱軋精軋自然寬展相關(guān)因素以及熱軋帶鋼進(jìn)行規(guī)格分類，建立層別數(shù)據(jù)表；b)根據(jù)精軋帶鋼目標(biāo)寬度、目標(biāo)厚度、目標(biāo)壓下量和可測量得到的前塊帶鋼的精軋實際寬展值，建立精軋自然寬展的長時計算模型和短時計算模型；c)比較當(dāng)前準(zhǔn)備生產(chǎn)帶鋼軋制規(guī)格同前一塊已完成生產(chǎn)的帶鋼的規(guī)格，確定是否帶鋼生產(chǎn)的規(guī)格發(fā)生變化，并確定變化幅度；d)根據(jù)帶鋼規(guī)格的變化情況，確定精軋自然寬展的預(yù)測采用短時模型計算值，或者采用長時和短時模型的計算結(jié)合值，并對精軋自然寬展的模型值進(jìn)行限幅處理；e)根據(jù)精軋自然寬展層別數(shù)據(jù)表，讀取當(dāng)前規(guī)格帶鋼的寬度實際控制統(tǒng)計精度和精軋自然寬展模型的計算統(tǒng)計精度，動態(tài)確定當(dāng)前帶鋼的寬度附加余量；f)根據(jù)精軋自然寬展和寬度附加余量，確定當(dāng)前帶鋼的粗軋寬度設(shè)定值；g)對于已經(jīng)軋制完成的帶鋼，讀取帶鋼的精軋實際值，對于短時模型進(jìn)行參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，對于長時模型進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)，并且根據(jù)層別數(shù)據(jù)表保存模型的自適應(yīng)參數(shù)；h)分別對于精軋自然寬展模型預(yù)測精度和寬度實際控制精度按精軋自然寬展層別進(jìn)行分類統(tǒng)計，建立相應(yīng)層別的統(tǒng)計精度表。
所述的步驟a)中，對于熱軋精軋自然寬展相關(guān)因素以及熱軋帶鋼進(jìn)行規(guī)格分類，建立層別數(shù)據(jù)表，層別為產(chǎn)品規(guī)格×寬度等級×厚度等級。
所述的步驟b)建立精軋自然寬展模型中，長時模型和短時模型分別對于帶鋼的規(guī)格變化和不變化兩種情況。
所述長時模型采用如下表達(dá)式，DWlong＝KL1·W·H3·ΔH+KL2·W·H2·ΔH+KL3·W·H·ΔH+KL4·H·ΔH+KL5+Learn(class)式中，DWlong為長時精軋自然寬展W為帶鋼精軋目標(biāo)寬度H為帶鋼精軋目標(biāo)厚度ΔH為帶鋼精軋目標(biāo)厚度壓下量
KL1、KL2、KL3、KL4、KL5均為長時模型系數(shù)Learn(class)為長時模型學(xué)習(xí)系數(shù)。
所述的精軋自然寬展短時模型采用基本模型加校正模型的計算方式，其中短時基本模型表達(dá)式為DWshort＝Ks1·W·H·ΔH+Ks2·H·ΔH+Ks3+K·Ks4·DWErrorDWshort′＝K1·DWshort+K2·[DWAcl(i)+DWAcl(i-1)+DWAcl(i-3)]式中，DWshort短時精軋自然寬展DWshort′短時精軋自然寬展校正值W帶鋼精軋目標(biāo)寬度H帶鋼精軋目標(biāo)厚度ΔH帶鋼精軋目標(biāo)厚度壓下量Ks1、Ks2、Ks3、Ks4為模型系數(shù)K精軋精軋自然寬展的短時預(yù)測模型反饋修正衰減系數(shù)DWError精軋已軋制完成帶鋼的實際自然寬展與模型預(yù)測寬展的偏差式中K1、K2為短時模型的實時反饋校正系數(shù)DWAcl(i)、DWAcl(i-1)、DWAcl(i-3)分別為已完成軋制的前三塊帶鋼精軋自然寬度實測值。
所述的步驟d)中，在軋制產(chǎn)品規(guī)格發(fā)生變化的情況下，精軋自然寬展采用短時模型和長時模型的綜合值，其表達(dá)式如下DWFM＝α·DWLong+(1-α)·DWShort′式中，DWFM精軋自然寬展DWLong長時模型計算精軋自然寬展DWShort短時模型精軋自然寬展α加權(quán)因子，0≤α≤1。
所述的步驟e)中，所述的當(dāng)前帶鋼的寬度附加余量由計算獲得的變量，而不是固定值。
寬度附加余量的計算表達(dá)式為，WAdd＝k1·σWRM+k2·σDWFM式中，k1、k2為加權(quán)系數(shù)σWRM為粗軋寬度控制統(tǒng)計精度σDWFM為精軋自然寬展計算統(tǒng)計精度。
所述的步驟f)中，粗軋帶鋼寬度的設(shè)定值計算表達(dá)式為，WRM＝WFM+WAdd+DWFM+Woperation式中，WRM為粗軋寬度設(shè)定WFM為產(chǎn)品的寬度目標(biāo)設(shè)定值DWFM為帶鋼的精軋自然寬展計算值Woperation為操作工修正值。
所述的步驟g)中，對于已經(jīng)軋制完成的帶鋼，讀取帶鋼的精軋實際值，對于短時模型進(jìn)行參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，對于長時模型進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)，并且根據(jù)層別數(shù)據(jù)表保存模型的自適應(yīng)參數(shù)。
所述短時模型進(jìn)行參數(shù)調(diào)整中采用帶遺忘的遞推最小二乘法，其表達(dá)式如下，z(k)＝DWAclh(k)T=W·H·ΔHH·ΔH1DWError]]>θ(k)=Ks1Ks2Ks3Ks4]]>
則短時預(yù)測模型的輸入輸出關(guān)系可以描述成如下的最小二乘格式z(k)＝hT(k)θ+n(k)最小二乘就是利用數(shù)據(jù)序列{z(k)}和{h(k)}，極小化下列標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)J(θ)=Σk=1L[z(k)-ht(k)θ]2]]>使J(θ)＝min的θ估計值記作 該值為模型的預(yù)測參數(shù)，具體表達(dá)式又如下，θ^(k)=θ^(k-1)+K(k)[z(k)-hτ(k)θ^(k-1)]]]>K(k)＝P(k-1)h(k)[hτ(k)P(k-1)h(k)+μ]-1P[k]=1μ[I-K(k)hτ(k)]P(k-1)]]>0.9≤μ≤1。
長時模型的自適應(yīng)學(xué)習(xí)采用如下表達(dá)式，Learn(class)_new=Learn(class)_old+K1*(DWAclDWCal-Learn(class)_old)]]>式中，Learn(class)_new成別新的學(xué)習(xí)系數(shù)Learn(class)_old成別老的學(xué)習(xí)系數(shù)DWCal精軋自然寬展長時模型計算值DWAcl精軋自然寬展實際值。
在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，該設(shè)定方法主要根據(jù)生產(chǎn)帶鋼的規(guī)格的變化情況，采用精軋自然寬展的短時模型或長時和短時結(jié)合的方法計算帶鋼的精軋自然寬展，再根據(jù)精軋自然寬展預(yù)測精度和熱軋寬度實際控制寬展統(tǒng)計精度動態(tài)確定帶鋼的在精軋的自然寬展余量，并根據(jù)精軋自然寬展和寬度附加余量，確定當(dāng)前帶鋼的粗軋寬度設(shè)定值，在獲得帶鋼的實際精軋自然寬展后，對帶鋼的精軋自然寬展進(jìn)行短時模型進(jìn)行參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)和長時模型的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。該方法克服了傳統(tǒng)方法所確定的精軋自然寬展同實際生產(chǎn)情況相比存在較大的誤差的缺點，以及在粗軋寬度的設(shè)定時，往往采用較大的控制余量，粗軋的寬度設(shè)定過程也需要人工大量干預(yù)，隨意性比較大，生產(chǎn)過程不穩(wěn)定等問題。該方法優(yōu)化了熱軋粗軋寬度的設(shè)定，提高了粗軋寬度設(shè)定精度，從而提高熱軋寬度控制的精度。


圖1為本發(fā)明的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法的流程示意圖。
圖2為本發(fā)明精軋自然寬展模型計算流程示意圖。
圖3為本發(fā)明精軋自然寬展模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)流程示意圖。
具體實施例方式
為了能更清楚地理解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合附圖和具體的實施例進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)說明請參閱圖1所示，開始粗軋寬度設(shè)定，首先從層別數(shù)據(jù)表中讀取所要軋制帶鋼的目標(biāo)寬度、目標(biāo)厚度、目標(biāo)壓下量，讀取前面已軋制完成的帶鋼的實際自然寬展值；讀取當(dāng)前帶鋼的規(guī)格數(shù)據(jù)和模型自適應(yīng)數(shù)據(jù)；計算當(dāng)前塊帶鋼的精軋自然寬展計算；讀取本類別帶鋼精軋自然寬展計算統(tǒng)計精度和本規(guī)格帶鋼的寬度控制統(tǒng)計精度，根據(jù)統(tǒng)計精度計算本塊帶鋼寬度附加余量計算；根據(jù)計算的精軋自然寬展量、當(dāng)前帶鋼寬度附加余量、精軋目標(biāo)寬度和操作工人工修正值，確定粗軋寬度設(shè)定；根據(jù)帶鋼的實測精軋自然寬展進(jìn)行模型的自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)和模型遺傳系數(shù)計算，并保存模型參數(shù)；對于已軋制的帶鋼進(jìn)行精軋自然寬展和熱軋帶鋼精度按帶鋼的層別規(guī)格進(jìn)行精度分類統(tǒng)計，統(tǒng)計數(shù)據(jù)按規(guī)格保存；粗軋寬度設(shè)定結(jié)束。
針對上述流程，下面再結(jié)合圖2，精軋自然寬展模型計算啟動，首先從表中讀取精軋帶鋼目標(biāo)寬度、目標(biāo)厚度、目標(biāo)壓下量值，并對于該類值進(jìn)行變換處理及異常值處理。從有關(guān)表中讀取模型參數(shù)等數(shù)據(jù)和遺傳系。根據(jù)精軋自然寬展短時計算模型獲得精軋自然寬展短時計算值；根據(jù)精軋自然寬展長時計算模型獲得精軋自然寬展長時計算值；比較當(dāng)前準(zhǔn)備生產(chǎn)帶鋼軋制規(guī)格同前一塊已完成生產(chǎn)帶鋼的規(guī)格是否相同，并確定變化的幅度；如果帶鋼規(guī)格沒有發(fā)生變化，即當(dāng)前塊設(shè)定帶鋼和已經(jīng)軋制完成的帶鋼屬于同樣的規(guī)格，則確定精軋自然寬展的預(yù)測值采用短時模型計算值；否則確定精軋自然寬展的預(yù)測值采用長時和短時模型的計算結(jié)合值，并對精軋自然寬展的模型值進(jìn)行限幅處理后，精軋自然寬展計算完成。
圖3則示意精軋自然寬展模型的自適應(yīng)學(xué)習(xí)流程。首先獲得帶鋼的實際精軋寬展量；比較帶鋼的實際值和帶鋼軋制前的長時模型預(yù)測值和短時模型預(yù)測值，分別獲得模型短時預(yù)測偏差和長時預(yù)測偏差。根據(jù)短時模型預(yù)測偏差對模型進(jìn)行短時模型參數(shù)的在線調(diào)整，方法采用帶遺忘的遞推最小二乘法。根據(jù)長時模型預(yù)測偏差對長時模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)。最后對于精軋自然寬展的模型預(yù)測精度和產(chǎn)品的寬度寬控制精度按產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)計，對于模型的學(xué)習(xí)、調(diào)整數(shù)據(jù)和精度統(tǒng)計數(shù)據(jù)按產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行分類保存。
根據(jù)上述所描述的方法，依次再具體說明如下，1，精軋自然寬展的短時預(yù)測模型DWshort＝Ks1·W·H·ΔH+Ks2·H·ΔH+Ks3+K·Ks4·DWError式中DWshort短時精軋自然寬展W帶鋼精軋目標(biāo)寬度H帶鋼精軋目標(biāo)厚度ΔH帶鋼精軋目標(biāo)厚度壓下量Ks1、Ks2、Ks3、Ks4為模型系數(shù)K精軋精軋自然寬展的短時預(yù)測模型反饋修正衰減系數(shù)DWError精軋已軋制完成帶鋼的實際自然寬展與模型預(yù)測寬展的偏差由最小二乘回歸得到的短時模型預(yù)測反映了一種小時間范圍內(nèi)精軋帶鋼寬度變化的趨勢，最近幾塊帶鋼實際寬度對短時模型進(jìn)行反饋校正可進(jìn)一步提高模型的預(yù)測精度，則該預(yù)測模型為DWshort′＝K1·DWshort+K2·[DWAcl(i)+DWAcl(i-1)+DWAcl(i-3)]式中DWshort′新修正的短時精軋自然寬展計算值K1、K2為模型系數(shù)DWAcl(i)、DWAcl(i-1)、DWAcl(i-3)分別為已完成軋制的前三塊帶鋼精軋自然寬度實測值2，精軋自然寬展長時模型在帶鋼生產(chǎn)規(guī)格相同時，精軋自然寬展計算使用短時模型，當(dāng)生產(chǎn)規(guī)格和品種發(fā)生變化時，精軋自然寬展計算使用長時模型，模型計算公式如下DWlong＝KL1·W·H3·ΔH+KL2·W·H2·ΔH+KL3·W·H·ΔH+KL4·H·ΔH+KL5+Learn(class)式中DWlong長時精軋自然寬展；W帶鋼精軋目標(biāo)寬度；H帶鋼精軋目標(biāo)厚度；ΔH帶鋼精軋目標(biāo)厚度壓下量；KL1、KL2、KL3、KL4、KL5長時模型系數(shù)；Learn(class)長時模型學(xué)習(xí)系數(shù)。
3，精軋自然寬展的最終值確定前面提到所精軋自然寬展有兩套模型，短時計算模型和長時計算模型。兩個模型在不同的時候有不同的計算精度。
在熱軋生產(chǎn)過程中，當(dāng)粗軋目標(biāo)寬度計算時的帶鋼同已軋完的帶鋼為同樣生產(chǎn)規(guī)格(同鋼種、同寬度規(guī)格、同厚度規(guī)格)，精軋自然寬展取為短時模型計算值。當(dāng)粗軋目標(biāo)寬度計算時的帶鋼同已軋完的帶鋼為不同生產(chǎn)規(guī)格時，即變規(guī)格時精軋自然寬展取為長時模型和短時模型加權(quán)值，計算公式如下DWFM＝α·DWLong+(1-α)·DWShort式中DWFM精軋自然寬展；DWLong長時模型計算精軋自然寬展；DWShort短時模型精軋自然寬展；α加權(quán)因子，0≤α≤1。
4，WAdd附加寬度的計算在計算粗軋目標(biāo)寬度時必須增加附加寬度是因為熱軋產(chǎn)品帶鋼不允許出現(xiàn)負(fù)公差，精軋自然寬展計算必然有的計算精度問題，另外粗軋控制精度也是一個考慮因素。精軋自然寬展的計算精度和粗軋寬度的控制精度同生產(chǎn)工況、產(chǎn)品規(guī)格有很大關(guān)系，因此該值取為固定值是不合理的，該值的取值應(yīng)建立在熱軋生產(chǎn)工況的監(jiān)控基礎(chǔ)上。其具體方法如下
(1)建立粗軋層別表，分別統(tǒng)計不同層別帶鋼粗軋寬度控制精度，得到粗軋寬度控制統(tǒng)計精度σWRM；(2)建立精軋層別表，分別統(tǒng)計不同層別帶鋼精軋自然寬展的計算精度，得到精軋自然寬展計算統(tǒng)計精度σDWFM；(3)取粗軋寬度控制統(tǒng)計精度σWRM和精軋自然寬展計算統(tǒng)計精度σDWFM的加權(quán)和為附件寬度，即WAdd＝k1·σWRM+k2·σDWFM式中k1、k2為加權(quán)系數(shù)。
5，粗軋寬度的設(shè)定WRM＝WFM+WAdd+DWFM+Woperation式中WRM為粗軋寬度設(shè)定；WFM為產(chǎn)品的寬度目標(biāo)設(shè)定值；DWFM為帶鋼的精軋自然寬展計算值；Woperation操作工修正值。
6，短時模型的在線參數(shù)擬合短時模型的參數(shù)采用線性回歸方法在線不斷優(yōu)化調(diào)整，計算時采用帶遺忘的遞推最小二乘法。
將短時預(yù)測模型改寫為如下形式z(k)＝DWAclh(k)T=W·H·ΔHH·ΔH1DWError]]>θ(k)=Ks1Ks2Ks3Ks4]]>則短時預(yù)測模型的輸入輸出關(guān)系可以描述成如下的最小二乘格式
z(k)＝hT(k)θ+n(k)最小二乘方法就是利用數(shù)據(jù)序列{z(k)}和{h(k)}，極小化下列標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)J(θ)=Σk=1L[z(k)-ht(k)θ]2]]>使J(θ)＝min的θ估計值記作 該值為模型的預(yù)測參數(shù)，具體表達(dá)式如下θ^(k)=θ^(k-1)+K(k)[z(k)-hτ(k)θ^(k-1)]]]>K(k)＝P(k-1)h(k)[hτ(k)P(k-1)h(k)+μ]-1P[k]=1μ[I-K(k)hτ(k)]P(k-1)]]>0.9≤μ≤1遞推計算需要事先選擇初始狀態(tài) 和P(0)，它們的取值有兩種選擇方法。一種是根據(jù)一批數(shù)據(jù)，利用一次完成算法，預(yù)先求得。另外，模型參數(shù)自適應(yīng)學(xué)習(xí)時數(shù)據(jù)的必須處理，特別是異常數(shù)據(jù)，其主要方法包括限幅濾波、限速濾波等。
7，長時模型的自適應(yīng)學(xué)習(xí)Learn(class)_new=Learn(class)_old+K1*(DWAclDWCal-Learn(class)_old);]]>式中Learn(class)_new成別新的學(xué)習(xí)系數(shù)；Learn(class)_old成別老的學(xué)習(xí)系數(shù)；DWCal精軋自然寬展長時模型計算值；DWAcl精軋自然寬展實際值。
根據(jù)上述所描述的方法，下面再舉一實際的應(yīng)用例子來進(jìn)行說明，首先對于熱軋寬度進(jìn)行規(guī)格分類，建立層別數(shù)據(jù)表，包括鋼種500個規(guī)格，寬度等級5級，其中帶鋼寬度＜900mm，900mm～1200mm，1200mm～1500mm，1500mm～1800mm，鋼寬度＞1800mm。厚度等級10，分別是＜2mm，2mm～2.6mm，2.6mm～3.2mm，3.2mm～4mm，4mm～5mm，5mm～6mm，6mm～7.5mm，7.5mm～9mm，9mm～12mm，＞12mm。
根據(jù)精軋帶鋼目標(biāo)寬度、目標(biāo)厚度、目標(biāo)壓下量和可測量得到的前塊帶鋼的精軋實際寬展值，建立精軋自然寬展的長時計算模型；長時模型參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品的硬度等級分為8級。
長時模型參數(shù)

根據(jù)精軋帶鋼目標(biāo)寬度、目標(biāo)厚度、目標(biāo)壓下量和可測量得到的前塊帶鋼的精軋實際寬展值，建立精軋自然寬展的短時計算模型；短時計算模型的參數(shù)會根據(jù)軋制過程的實測值自動優(yōu)化調(diào)整，其初始參數(shù)Ks1、Ks2、Ks3、Ks4可以為＜1的隨機值。另外短時模型的反饋校正模型的參數(shù)K1＝0.6，K2＝0.4。
另外，對于模型的輸入?yún)?shù)進(jìn)行變換出來，分別為目標(biāo)寬度/1000，目標(biāo)厚度/8。
比較當(dāng)前準(zhǔn)備生產(chǎn)帶鋼軋制規(guī)格同前塊帶鋼的規(guī)格是否相同已經(jīng)變化。例取變量Slab_Change表示，Slab_Change＝a1+a2+a3；具體方法為比較兩塊帶鋼質(zhì)量號，如相同則a1為0，否則為a1＝1；a2＝abs(當(dāng)前塊帶鋼的寬度等級-前塊帶鋼的寬度等級)；a3＝abs(當(dāng)前塊帶鋼的厚度等級-前塊帶鋼的厚度等級)；若Slab_Change＞0，生產(chǎn)帶鋼的規(guī)格發(fā)生變化；否則帶鋼生產(chǎn)為同一規(guī)格。
根據(jù)Slab_Change的變化情況，確定精軋自然寬展的預(yù)測值采用短時模型計算值或長時和短時模型的計算結(jié)合值，取長時和短時模型的計算結(jié)合值時，其加權(quán)因子α＝0.7。對精軋自然寬展的模型值進(jìn)行限幅處理，預(yù)測的精軋自然寬展數(shù)值大于7mm時，取為7mm；小于-7mm時取為-7mm。
根據(jù)寬度層別數(shù)據(jù)表，取本規(guī)格帶鋼的寬度實際控制精度和精軋自然寬展模型的計算精度，動態(tài)確定本規(guī)格寬度附加量的數(shù)值。模型參數(shù)k1＝0.76，k2＝1.25。
根據(jù)精軋自然寬展和寬度附加量，確定當(dāng)前塊帶鋼的粗軋寬度設(shè)定值。
對于已經(jīng)軋制完成的帶鋼，讀取帶鋼的精軋實際值，對于短時模型進(jìn)行參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，對于長時模型進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)，并且根據(jù)層別表保存模型的自適應(yīng)參數(shù)。
其中短時模型采用帶遺忘的遞推最小二乘法。其中遺忘因子μ＝0.98長時模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)系數(shù)K1＝0.45。
精軋實際值和寬度實際控制精度，建立相應(yīng)層別的數(shù)據(jù)精度。
由上述的描述可見，采用本發(fā)明的上述方法，不必象以往在粗軋寬度的設(shè)定時，往往采用較大的控制余量，粗軋的寬度設(shè)定過程也需要人工大量干預(yù)，而該方法做到了熱軋粗軋寬度的優(yōu)化設(shè)定，提高了粗軋寬度設(shè)定精度。
權(quán)利要求
1.一種粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a)首先對熱軋精軋自然寬展相關(guān)因素以及熱軋帶鋼進(jìn)行規(guī)格分類，建立層別數(shù)據(jù)表；b)根據(jù)精軋帶鋼目標(biāo)寬度、目標(biāo)厚度、目標(biāo)壓下量和可測量得到的前塊帶鋼的精軋實際寬展值，建立精軋自然寬展的長時計算模型和短時計算模型；c)比較當(dāng)前準(zhǔn)備生產(chǎn)帶鋼軋制規(guī)格同前一塊已完成生產(chǎn)帶鋼的規(guī)格，確定是否帶鋼生產(chǎn)的規(guī)格發(fā)生變化，并確定變化幅度；d)根據(jù)帶鋼規(guī)格的變化情況，確定精軋自然寬展的預(yù)測采用短時模型計算值，或者采用長時和短時模型的計算結(jié)合值，并對精軋自然寬展的模型值進(jìn)行限幅處理；e)根據(jù)精軋自然寬展層別數(shù)據(jù)表，讀取當(dāng)前規(guī)格帶鋼的寬度實際控制統(tǒng)計精度和精軋自然寬展模型的計算統(tǒng)計精度，動態(tài)確定當(dāng)前帶鋼的寬度附加余量；f)根據(jù)精軋自然寬展和寬度附加余量，確定當(dāng)前帶鋼的粗軋寬度設(shè)定值；g)對于已經(jīng)軋制完成的帶鋼，讀取帶鋼的精軋實際值，對于短時模型進(jìn)行參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，對于長時模型進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)，并且根據(jù)層別數(shù)據(jù)表保存模型的自適應(yīng)參數(shù)；h)分別對于精軋自然寬展模型預(yù)測精度和寬度實際控制精度按精軋自然寬展層別進(jìn)行分類統(tǒng)計，建立相應(yīng)層別的統(tǒng)計精度表。
2.如權(quán)利要求1所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于所述的步驟a)中，對于熱軋精軋自然寬展相關(guān)因素以及熱軋帶鋼進(jìn)行規(guī)格分類，建立層別數(shù)據(jù)表，層別為產(chǎn)品規(guī)格×寬度等級×厚度等級。
3.如權(quán)利要求1所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于，所述的步驟b)建立精軋自然寬展模型中，長時模型和短時模型分別對于帶鋼的規(guī)格變化和不變化兩種情況。
4.如權(quán)利要求3所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于所述長時模型采用如下表達(dá)式，DWlong＝KL1·W·H3·ΔH+KL2·W·H2·ΔH+KL3·W·H·ΔH+KL4·H·ΔH+KL5+Learn(class)式中，DWlong為長時精軋自然寬展W為帶鋼精軋目標(biāo)寬度H為帶鋼精軋目標(biāo)厚度ΔH為帶鋼精軋目標(biāo)厚度壓下量KL1、KL2、KL3、KL4、KL5均為長時模型系數(shù)Learn(class)為長時模型學(xué)習(xí)系數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于所述的精軋自然寬展短時模型采用基本模型加校正模型的計算方式，其中短時基本模型表達(dá)式為DWshort＝Ks1·W·H·ΔH+Ks2·H·ΔH+Ks3+K·Ks4·DWErrorDWshort′＝K1·DWshort+K2·[DWAcl(i)+DWAcl(i-1)+DWAcl(i-3)]式中，DWshort短時精軋自然寬展DWshort＇短時精軋自然寬展校正值W帶鋼精軋目標(biāo)寬度H帶鋼精軋目標(biāo)厚度ΔH帶鋼精軋目標(biāo)厚度壓下量Ks1、Ks2、Ks3、Ks4為模型系數(shù)K精軋精軋自然寬展的短時預(yù)測模型反饋修正衰減系數(shù)DWError精軋已軋制完成帶鋼的實際自然寬展與模型預(yù)測寬展的偏差式中K1、K2為短時模型的實時反饋校正系數(shù)DWAcl(i)、DWAcl(i-1)、DWAcl(i-3)分別為已完成軋制的前三塊帶鋼精軋自然寬度實測值。
6.如權(quán)利要求1所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于所述的步驟d)中，在軋制產(chǎn)品規(guī)格發(fā)生變化的情況下，精軋自然寬展采用短時模型和長時模型的綜合值，其表達(dá)式如下DWFM＝α·DWLong+(1-α)·DWshort＇式中，DWFM精軋自然寬展DWLong長時模型計算精軋自然寬展DWshort短時模型精軋自然寬展α加權(quán)因子，0≤α≤1。
7.如權(quán)利要求1所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于所述的步驟e)中，所述的當(dāng)前帶鋼的寬度附加余量由計算獲得的變量，而不是固定值。
8.如權(quán)利要求7所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于所述的寬度附加余量的計算表達(dá)式為，WAdd＝k1·σWRM+k2·σDWFM式中，k1、k2為加權(quán)系數(shù)σWRM為粗軋寬度控制統(tǒng)計精度σDWFM為精軋自然寬展計算統(tǒng)計精度。
9.如權(quán)利要求1所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于所述的步驟f)中，粗軋帶鋼寬度的設(shè)定值計算表達(dá)式為，WRM＝WFM+WAdd+DWFM+Woperation式中，WRM為粗軋寬度設(shè)定WFM為產(chǎn)品的寬度目標(biāo)設(shè)定值DWFM為帶鋼的精軋自然寬展計算值Woperation為操作工修正值。
10.如權(quán)利要求1所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于所述的步驟g)中，對于已經(jīng)軋制完成的帶鋼，讀取帶鋼的精軋實際值，對于短時模型進(jìn)行參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，對于長時模型進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)，并且根據(jù)層別數(shù)據(jù)表保存模型的自適應(yīng)參數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于所述短時模型進(jìn)行參數(shù)調(diào)整中采用帶遺忘的遞推最小二乘法，其表達(dá)式如下，z(k)＝DWAclh(k)T=W·H·ΔHH·ΔH1DWError]]>θ(k)=Ks1Ks2Ks3Ks4]]>則短時預(yù)測模型的輸入輸出關(guān)系可以描述成如下的最小二乘格式z(k)＝hT(k)θ+n(k)最小二乘就是利用數(shù)據(jù)序列{z(k)}和{h(k)}，極小化下列標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)J(θ)=Σk=1L[z(k)-ht(k)θ]2]]>使J(θ)＝min的θ估計值記作 ，該值為模型的預(yù)測參數(shù)，具體表達(dá)式又如下，θΛ(k)=θΛ(k-1)+K(k)[z(k)-hτ(k)θΛ(k-1)]]]>K(k)＝P(k-1)h(k)[hτ(k)P(k-1)h(k)+μ]-1P[k]=1μ[I-K(k)hτ(k)]P(k-1)]]>0.9≤μ≤1 。
12.如權(quán)利要求10所述的粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，其特征在于長時模型的自適應(yīng)學(xué)習(xí)采用如下表達(dá)式，Learn(class)_new=Learn(class)_old+K1*(DWAclDWCal-Learn(class)_old)]]>式中，Learn(class)_new成別新的學(xué)習(xí)系數(shù)Learn(class)_old成別老的學(xué)習(xí)系數(shù)DWCal精軋自然寬展長時模型計算值DWAcl精軋自然寬展實際值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粗軋帶鋼的寬度優(yōu)化設(shè)定方法，該方法根據(jù)生產(chǎn)帶鋼的規(guī)格的變化情況，采用精軋自然寬展的短時模型或長時和短時模型結(jié)合的方法計算帶鋼的精軋自然寬展，再根據(jù)精軋自然寬展預(yù)測精度和熱軋寬度實際控制統(tǒng)計精度動態(tài)確定帶鋼的在精軋的自然寬展余量，并根據(jù)精軋自然寬展和寬度附加余量，確定當(dāng)前帶鋼的粗軋寬度設(shè)定值。在獲得帶鋼的實際精軋自然寬展后，對帶鋼的精軋自然寬展短時模型進(jìn)行參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)和長時模型的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。該方法克服了傳統(tǒng)方法所確定的精軋自然寬展同實際生產(chǎn)情況相比誤差較大的缺點，以及在粗軋寬度的設(shè)定時，采用較大的控制余量、粗軋的寬度設(shè)定過程需要人工干預(yù)、隨意性大、生產(chǎn)過程不穩(wěn)定等缺點。
文檔編號G06F17/50GK1959682SQ20051003091
公開日2007年5月9日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者張健民, 丁鴻儒 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司