一種基于高次多項(xiàng)式的熱軋?zhí)菪闻餍螤钭R別方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于高次多項(xiàng)式的熱軋?zhí)菪闻餍螤钭R別方法，具體指對熱軋?jiān)习迮魅L寬度進(jìn)行動態(tài)分段識別，求解描述梯形趨勢的分段表達(dá)式，以便于粗軋立輥進(jìn)行全長寬度控制。本發(fā)明包括步驟如下：1）板坯頭部和尾部數(shù)據(jù)判定，確定用于高次多項(xiàng)式擬合的全長有效數(shù)據(jù)；2）對板坯沿全長有效數(shù)據(jù)進(jìn)行等分5段處理，確定6個斷點(diǎn)的坐標(biāo)；3）調(diào)整中間斷點(diǎn)位置，使得連續(xù)5條線段具有描述板坯全長梯形的能力；4）根據(jù)頭尾數(shù)據(jù)有效性對頭、尾間斷點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整；5）依次線性連接各個調(diào)整后的間斷點(diǎn)，得到描述梯形趨勢的分段表達(dá)式。通過本發(fā)明，可以有效描述板坯全長的梯形分布，提高粗軋過程寬度控制水平。
【專利說明】一種基于高次多項(xiàng)式的熱軋?zhí)菪闻餍螤钭R別方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】： 本發(fā)明涉及冶金機(jī)械及自動化、乳制技術(shù)，具體指一種基于高次多項(xiàng)式的熱軋?zhí)菪闻?形狀識別方法。
[0002]

【背景技術(shù)】： 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，熱軋板卷因具有強(qiáng)度高，韌性好，易于加工成型等優(yōu)點(diǎn)，被 廣泛應(yīng)用于船舶、汽車、橋梁、機(jī)械、建筑等諸多領(lǐng)域中，特別是在新一輪的鋼鐵市場競爭環(huán) 境中，高質(zhì)量的產(chǎn)品更是鋼鐵企業(yè)與市場共同的追求目標(biāo)。寬度作為板帶尺寸精度控制的 重要組成部分，一直以來就是熱軋生產(chǎn)線的重要控制指標(biāo)，由于寬度偏差產(chǎn)生的因素眾多， 所以高精度的熱軋寬度控制不僅需要良好的設(shè)備、工藝與管理，更需要準(zhǔn)確的寬度控制系 統(tǒng)與優(yōu)良的寬度控制模型。
[0003] 熱軋帶鋼板坯寬度和成品寬度之間有所偏差，且在粗軋平輥軋制和精軋過程中帶 鋼均有寬展，為保證達(dá)到寬度目標(biāo)要求，在粗軋機(jī)前通過立輥實(shí)現(xiàn)寬度控制。寬度控制系統(tǒng) 通過粗軋負(fù)荷分配設(shè)定立輥投入道次(通常為奇道次）的立輥輥縫開口度及各道次平輥壓 下量，形成粗軋軋制規(guī)程。同時，考慮到軋制過程中頭尾寬度變化及軋制壓力波動對寬度的 影響，開發(fā)了頭尾短行程功能和自動寬度控制功能。
[0004] 寬度控制模型一般都認(rèn)為板坯在長度方向?qū)挾染鶆?，但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，許多板坯 長度方向的寬度偏差較大(主要由連鑄在線調(diào)寬，不同爐號的連鑄坯頭尾寬度變化等引 起)，通常表現(xiàn)為復(fù)雜的高次曲線形式，難以用簡單的梯形表示，這種板坯在長度方向?qū)挾?不一致性直接導(dǎo)致了成品長度方向的寬度不一致。板坯原料寬度為離散點(diǎn)格式，由于儀表 頭尾的檢測誤差，這些離散點(diǎn)不經(jīng)過處理，不能發(fā)送給寬度控制模型。同時，基于寬度控制 的有效性，寬度控制模型也只能夠接受板坯長度方向有限個寬度特征點(diǎn)。
[0005] 為此，本發(fā)明開發(fā)一種熱軋?zhí)菪闻餍螤钭R別方法，主要任務(wù)是將復(fù)雜的高次多項(xiàng) 式梯形坯曲線用多段直線表示，確保梯形特征值能傳遞給寬度控制模型，實(shí)現(xiàn)模型在板坯 長度方向的全長寬度控制功能。
[0006] 文獻(xiàn)1 (自動寬度控制方法在熱軋帶鋼寬度控制中的應(yīng)用，冶金自動化，2012 (2)) 中介紹了自動寬度控制方法，基于軋制力的變化的反饋信號計(jì)算出輥縫波動的補(bǔ)償調(diào)節(jié) 量，實(shí)現(xiàn)在線動態(tài)寬度控制。文獻(xiàn)2(2250mm熱連軋板帶寬度控制優(yōu)化，中國冶金，2014(3)) 針對頭、尾寬度問題，介紹了立輥短行程控制技術(shù)并通過優(yōu)化短行程各段長度參數(shù)來提高 控制精度。文獻(xiàn)3 (熱軋帶鋼寬度控制技術(shù)改進(jìn)，冶金自動化，2014 (1))中介紹了立輥短 行程技術(shù)的改進(jìn)方法，通過頭尾寬度控制優(yōu)化、寬展軋制優(yōu)化、儀表檢測值應(yīng)用條件的優(yōu)化 等方面進(jìn)行改進(jìn)，以便適應(yīng)來料板坯頭、尾部寬度不均的情況。專利1 (楔形板坯的熱軋寬 度控制方法，201210211053. 9)提出了只利用頭、尾寬度差值的方法來判定來料楔形板坯的 情況并結(jié)合相應(yīng)的長短行程控制來控制寬度。專利2 (-種粗軋寬度檢測裝置和粗軋機(jī)的 輥縫控制系統(tǒng)，201220599019. 9 )提出了一種寬度檢測裝置，包括過程機(jī)、監(jiān)視機(jī)以及測寬 儀從而確定粗軋寬度的實(shí)際值。專利3 (-種粗軋寬度自學(xué)習(xí)的方法，201110148757. 1)提 出了根據(jù)軋制策略將粗軋分為多段的道次軋制，并對每段的寬度自學(xué)習(xí)系數(shù)進(jìn)行修正提高 控制精度。從目前可以檢索到的資料來看，沒有發(fā)現(xiàn)對熱軋?zhí)菪闻鬟M(jìn)行復(fù)雜形狀識別方法， 并根據(jù)識別結(jié)果給出分段梯形表達(dá)式。為此，本發(fā)明提出了一種基于高次多項(xiàng)式的熱軋?zhí)?形坯形狀識別方法，識別結(jié)果可為寬度控制模型實(shí)現(xiàn)分段寬度控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】
： 為了解決復(fù)雜的高次多項(xiàng)式梯形坯曲線難以傳遞給寬度模型問題，本發(fā)明提供了一種 基于高次多項(xiàng)式的熱軋?zhí)菪闻餍螤钭R別方法，具體是指通過高次多項(xiàng)式函數(shù)擬合方法，并 根據(jù)條件調(diào)整多段函數(shù)分段點(diǎn)位置及數(shù)值，從而確定能夠描述板坯梯形趨勢的連續(xù)多段函 數(shù)，以便給全長控寬提供數(shù)據(jù)。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于高次多項(xiàng)式的熱軋?zhí)菪闻餍螤钭R別方法，具體包 括以下步驟： 1)在實(shí)測的板坯全長范圍內(nèi)，以長度方向?yàn)?由，寬度方向?yàn)?由，確定有效計(jì)算數(shù)據(jù)。 這里的有效計(jì)算數(shù)據(jù)，具體是指對于從測寬儀得到的全長寬度值進(jìn)行頭、尾部判定后所得 到的數(shù)據(jù)。頭部或尾部原始點(diǎn)是否有效判定方法如下：頭、尾部的6個連續(xù)點(diǎn)一次擬合函數(shù) 的斜率σ大于閾值P或者6個連續(xù)點(diǎn)中寬度最大與最小值之差的絕對值Λ過閾值^ 即判定數(shù)據(jù)不合格。如果判定不合格，則忽略頭、尾部兩端的5個連續(xù)點(diǎn)但保留第6個點(diǎn)， 否則全部保留。其中閾值/7取值范圍為5-8mm，7的取值范圍為8-10mm。
[0009] 一次擬合函數(shù)rU)方程為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于高次多項(xiàng)式的熱軋?zhí)菪闻餍螤钭R別方法，其特征在于：所述方法包含以下 步驟： 步驟1:讀取梯形數(shù)據(jù)，對頭、尾部數(shù)據(jù)進(jìn)行判定，即在實(shí)測的板坯全長范圍內(nèi)，以長度 方向?yàn)?由，寬度方向?yàn)?$由，確定有效計(jì)算數(shù)據(jù)； 頭部或尾部原始點(diǎn)是否有效判定方法如下：頭、尾部的6個連續(xù)點(diǎn)一次擬合函數(shù)的斜 率《大于閾值A(chǔ)或者6個連續(xù)點(diǎn)中寬度最大與最小值之差的絕對值A(chǔ)過閾值％即判 定數(shù)據(jù)不合格，如果判定不合格，則忽略頭、尾部兩端的5個連續(xù)點(diǎn)但保留第6個點(diǎn)，否則全 部保留；其中，閾值的取值范圍為5-8mm，^的取值范圍為8-10mm; 一次擬合函數(shù)r〇r)方程為：
其中：為方程斜率，f為方程系數(shù)； 寬度最大值與最小值之差的絕對值求解如下：
其中：/?為板坯采集到的原始數(shù)據(jù)個數(shù)，（人/2, /3, /4, /5, /6)表示原始數(shù)據(jù)頭部6個 點(diǎn)寬度集合；/U, _fHi，/n)表示原始數(shù)據(jù)尾部6個點(diǎn)寬度集合，函數(shù)max() 表示取集合內(nèi)最大值，函數(shù)min()表示取集合內(nèi)最小值； 步驟2:針對判定篩選得到的所有有效數(shù)據(jù)（&J0)，采用最小二乘法進(jìn)行六次函數(shù)擬 合，六次函數(shù)_F〇r)方程采用：
其中，Z為板坯長度；x為板坯長度方向坐標(biāo)值；斗、％、今、^、^、^、今為六次曲線參數(shù)； 步驟3 :板坯全長范圍內(nèi)等分5段處理，標(biāo)記6個間斷點(diǎn)，用&和乃表示，i=l，2, 3,4， 5,6,其中，4、Z2、馮、Z4、Z5、為板還有效長度范圍內(nèi)等分點(diǎn)橫坐標(biāo)，A、為、乃、為、Jg、Jg為 橫坐標(biāo)對應(yīng)的六次函數(shù)值； 步驟4 :調(diào)整間斷點(diǎn)位置，調(diào)整次序?yàn)椋合日{(diào)整中間間斷點(diǎn)位置，后對頭、尾部間斷點(diǎn) 值做調(diào)整，對于中間間斷點(diǎn)，計(jì)算與（Xi+1,_Fi+1)內(nèi)的一次函數(shù)與六次函數(shù)的積分之 差，并進(jìn)行相應(yīng)的判斷和調(diào)整，中間間斷點(diǎn)調(diào)整完后，根據(jù)頭、尾數(shù)據(jù)有效性對頭、尾間斷點(diǎn) 進(jìn)行調(diào)整； 步驟5 :依次線性連接各個調(diào)整后的間斷點(diǎn)，確定描述梯形趨勢的分段表達(dá)式。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于高次多項(xiàng)式的熱軋?zhí)菪闻餍螤钭R別方法，其特征在 于：所述步驟4)中，各斷點(diǎn)的判斷和調(diào)整步驟如下： 4. 1調(diào)整第2個間斷點(diǎn)位置，即調(diào)整第1段，同時第1個間斷點(diǎn)保持不變； 調(diào)整算法為：用第1個間斷點(diǎn)（W!)與第2個間斷點(diǎn)為）進(jìn)行直線擬合，比較第1 段內(nèi)一次函數(shù)與六次函數(shù)的積分之差A(yù)&，表達(dá)式為：
根據(jù)得到的Aq值，判斷A&是否超出閾值，當(dāng)差值超出閾值^時，^取值范圍為 0. 4-1.Omm，即|Aq|調(diào)整第2個間斷點(diǎn)U2, _f2)的位置，向第1個間斷點(diǎn)移動一個點(diǎn)， 得到新的間斷點(diǎn)坐標(biāo)& 2，_72)，^'2為長度坐標(biāo)值，_72為對應(yīng)的六次函數(shù)值，比較調(diào)整間斷 點(diǎn)后第1段內(nèi)一次函數(shù)與六次函數(shù)的積分之差A(yù)<，表達(dá)式為：
根據(jù)得到的值，判斷是否超出閾值，當(dāng)超出閾值％時，繼續(xù)調(diào)整；否則調(diào) 整結(jié)束，停止計(jì)算；其中，在調(diào)整的循環(huán)計(jì)算中，調(diào)整的次數(shù)有閾值4艮制，礎(chǔ)勺取值范圍為 5-10 ;當(dāng)調(diào)整次數(shù)小于邪寸，則繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)調(diào)整次數(shù)大于邪寸，則結(jié)束調(diào)整，把此時第 2個間斷點(diǎn)坐標(biāo)置為當(dāng)前值； 4. 2調(diào)整第3個間斷點(diǎn)位置，即調(diào)整第2段，同時第2個間斷點(diǎn)保持不變，調(diào)整原理與第 2個間斷點(diǎn)方法相同； 4. 3調(diào)整第4個間斷點(diǎn)位置，即調(diào)整第3段，同時第3個間斷點(diǎn)保持不變，調(diào)整原理與第 2、3間斷點(diǎn)方法相同； 4. 4調(diào)整第5個間斷點(diǎn)位置，即調(diào)整第4、5段，同時第4、6間斷點(diǎn)保持不變，調(diào)整算法 為：用第5個間斷點(diǎn)U5，為）與第6個間斷點(diǎn)U6，為）進(jìn)行直線擬合，比較第5段內(nèi)一次 函數(shù)與六次函數(shù)的積分之差A(yù)_s5，表達(dá)式為：
根據(jù)得到的A_55值，判斷A_55是否超出閾值％，當(dāng)差值超出閾值％時，％取值范圍為 1.0-1. 5mm，S卩|A馬|彡％調(diào)整第5個間斷點(diǎn)U5,_f5)的位置，向第6個間斷點(diǎn)移動，得到 新的間斷點(diǎn)坐標(biāo)U' 5, 5)，z5為長度坐標(biāo)值，5為對應(yīng)的六次函數(shù)值，計(jì)算調(diào)整后的第4 段內(nèi)一次函數(shù)與六次函數(shù)的積分差A(yù)
根據(jù)得到的A<值，判斷第4段內(nèi)積分差A(yù)<是否超出閾值％如果|A彡％， 則停止調(diào)整，置第5個間斷點(diǎn)為當(dāng)前值，如果|A< |，則繼續(xù)下面步驟進(jìn)行調(diào)整計(jì)算： 比較調(diào)整間斷點(diǎn)后第5段內(nèi)一次函數(shù)與六次函數(shù)的積分之差A(yù)<，表達(dá)式為：
根據(jù)得到的值，判斷A<是否超出閾值％，當(dāng)超出閾值％時，繼續(xù)調(diào)整，否則停 止計(jì)算，在調(diào)整循環(huán)計(jì)算中，調(diào)整的次數(shù)有閾值4艮制：當(dāng)調(diào)整次數(shù)小于邪寸，則繼續(xù)進(jìn)行調(diào) 整；當(dāng)調(diào)整次數(shù)大于邪寸，則結(jié)束調(diào)整，把第5個間斷點(diǎn)坐標(biāo)置為當(dāng)前值； 4. 5在頭、尾部數(shù)據(jù)判定合格，予以保留的情況下，不進(jìn)行修正；在頭、尾部數(shù)據(jù)判定不 合格，予以舍去的情況下，進(jìn)行修正，算法如下： 針對頭部數(shù)據(jù)，修正系數(shù)計(jì)算如下：
【文檔編號】G06F17/50GK104484491SQ201410562651
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】邵健, 何安瑞, 李波, 孫文權(quán) 申請人:北京科技大學(xué), 北京科技大學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司