專利名稱：確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷軋帶鋼領(lǐng)域，尤其涉及一種確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法。
背景技術(shù)：
板形質(zhì)量是衡量冷軋帶鋼產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)之一，貫穿于帶鋼生產(chǎn)的全過程。 為了提高板形控制的質(zhì)量和精度，先進的冷軋帶鋼生產(chǎn)線通常會在軋機出口處配備板形儀進行帶鋼板形的在線測量，然后將測量結(jié)果反饋到板形控制系統(tǒng)，完成整個系統(tǒng)的板形閉環(huán)控制功能。實際生產(chǎn)中，由于冷軋之后帶鋼產(chǎn)品通常帶有一定凸度，造成帶鋼卷取之后形成卷凸度，致使帶卷外半徑沿帶鋼橫向不等，最終導(dǎo)致帶鋼松緊程度發(fā)生變化，產(chǎn)生附加應(yīng)力而使得帶鋼張應(yīng)力橫向分布發(fā)生變化，進而影響板形儀對板形檢測的真實性，間接造成了板形控制效果的變差。因此，為了進一步提高板形控制系統(tǒng)的控制精度，就必須對這種造成板形測量數(shù)據(jù)誤差的卷形干擾因素給予有效的補償。由國內(nèi)外相關(guān)文獻可知，板形控制系統(tǒng)對板形測量數(shù)據(jù)進行卷形干擾因素補償?shù)年P(guān)鍵是能否準(zhǔn)確和及時的獲得帶鋼卷取外半徑值。帶鋼卷取時是受到外部張力作用的，層層直接存在壓應(yīng)力的相互作用，并且?guī)Ь硗獍霃脚c壓應(yīng)力之間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系。國內(nèi)燕山大學(xué)連家創(chuàng)教授等通過考慮鋼卷徑向緊密系數(shù)沿徑向變化的特性，建立了一種帶鋼卷取耦合計算模型，在這個數(shù)學(xué)模型中，帶鋼卷取外半徑、層間徑向壓力之間存在著相互耦合的復(fù)雜數(shù)學(xué)關(guān)系，這也使得這個模型的準(zhǔn)確求解變得相當(dāng)困難。文獻“逐層迭代法計算卷取機卷筒單位壓力，《重型機械》，連家創(chuàng)等，2001，(6) :30-33”提出了一種逐層迭代計算方法 首先通過假設(shè)卷取內(nèi)部各層間位移和位移變化增量均為零，然后計算出對應(yīng)的層間徑向壓應(yīng)力P1，再利用層間徑向壓力計算卷取內(nèi)部各層間位移及位移變化增量，利用層間徑向壓力計算卷取內(nèi)部各層間位移及位移變化增量重新計算層間徑向壓應(yīng)力P2，以上述計算過程前后兩次計算得到的層間徑向壓應(yīng)力Pl和P2之間的偏差作為衡量指標(biāo)函數(shù)，若衡量指標(biāo)函數(shù)小于某一設(shè)定值則認(rèn)為求解收斂，否則令Pl = P2，按照上述步驟重新計算，直到得到滿意的計算結(jié)果為止。值得注意的是，上述傳統(tǒng)的逐層迭代法對于解的初始值具有很大的依賴性，在求解耦合模型問題時會遇到計算結(jié)果不收斂的棘手問題，這也大大降低了該方法的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。另一方面，智能優(yōu)化方法在最近十幾年里已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的計算方法不同，智能優(yōu)化方法通過模擬和學(xué)習(xí)人工智能，有效的克服了復(fù)雜計算問題求解結(jié)果不收斂或者容易陷入局部最優(yōu)點等問題，已經(jīng)成為解決傳統(tǒng)工程技術(shù)問題的有效工具。為了解決傳統(tǒng)的逐層迭代方法在計算冷軋帶鋼卷取半徑時會遇到計算結(jié)果不收斂的技術(shù)難題，本發(fā)明通過調(diào)整帶鋼卷取耦合模型各物理量間的求解順序，引入粒子群 (PSO)優(yōu)化算法進行耦合計算問題的求解，成功避免了計算過程陷入局部最優(yōu)點或者發(fā)散現(xiàn)象的發(fā)生；此外，將離線優(yōu)化計算得到的鋼卷卷取半徑數(shù)據(jù)存入板形計算機數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)板形控制系統(tǒng)投入在線運行后可以通過數(shù)據(jù)庫查詢的方法實時地為后續(xù)帶鋼卷形補償模塊提供高精度的即時性鋼卷半徑數(shù)據(jù)，完成板形控制系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的卷形補償功能，為提高冷軋帶鋼產(chǎn)品板形質(zhì)量提高保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，以解決傳統(tǒng)的逐層迭代計算方法經(jīng)常遇到計算結(jié)果不收斂的技術(shù)問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是包括離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)和在線應(yīng)用環(huán)節(jié)兩個部分。其中離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)是通過調(diào)整帶鋼卷取耦合模型各物理量間的求解順序，引入粒子群優(yōu)化算法進行耦合計算問題的求解，以避免計算過程陷入局部最優(yōu)點或者發(fā)散現(xiàn)象的發(fā)生；在線應(yīng)用環(huán)節(jié)的實施過程中，是將離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)所得到的鋼卷卷取半徑數(shù)據(jù)存入板形計算機數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)板形控制系統(tǒng)投入在線運行后可以通過數(shù)據(jù)庫查詢的方法實時地為后續(xù)帶鋼卷形補償模塊提供高精度的即時性鋼卷半徑數(shù)據(jù)，完成板形控制系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的卷形補償功能。所述的離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)可以包括以下步驟(1)收集冷軋帶鋼卷取半徑計算的相關(guān)工藝參數(shù)該相關(guān)工藝參數(shù)包括冷軋帶鋼的材料彈性模量、冷軋帶鋼泊松比、冷軋帶鋼接觸表面不平度最大值、冷軋帶鋼寬度、板形儀測量輥的各測量段尺寸大小、冷軋帶鋼橫向厚度分布、冷軋帶鋼卷取張力分布；(2)確定條元個數(shù)依據(jù)帶鋼寬度和板形儀測量輥的各測量段尺寸大小來確定出條元個數(shù)，具體是 將帶鋼中心線與板形儀測量輥中心線對齊，每一個被帶鋼完全覆蓋的板形儀測量段為一個計算條元，兩側(cè)未被完全覆蓋的測量段則依據(jù)覆蓋率大小進行取舍，取舍規(guī)則為若覆蓋率大于臨界覆蓋率時該測量段作為一個計算條元，否則舍去該測量段；(3)獲取冷軋帶鋼卷取半徑數(shù)據(jù)完成離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)，計算動態(tài)逐層卷取過程中產(chǎn)生的冷軋帶鋼卷取半徑數(shù)據(jù)。在上述步驟O)中，應(yīng)由操作人員來設(shè)定臨界覆蓋率，該臨界覆蓋率為> 50%。在上述步驟O)中，在帶鋼厚度分布和張應(yīng)力分布均沿帶鋼中心線對稱時，只選取帶鋼中心線一側(cè)的計算條元進行計算，此時另外一側(cè)的計算結(jié)果與本側(cè)計算結(jié)果呈對稱相等關(guān)系。在上述步驟(3)中，可以采用以下方法獲取冷軋帶鋼卷取半徑數(shù)據(jù)步驟1 令j = 1，即從第i個條元卷取第一層開始進行卷取半徑的動態(tài)逐層計算。步驟2 依據(jù)帶卷層間徑向壓應(yīng)力大致分布規(guī)律隨機生成η組帶卷層間徑向壓應(yīng)力Pu,」，其中每一組的Pu, j的生成規(guī)則為Pijkjj = Pijkjj^cXrand式中Pi j ^ = 0 ；若j = 1時有，k = 1，2，Λ，j ;c為隨機數(shù)補償系數(shù)；rand為
區(qū)間上的一維隨機數(shù)生成函數(shù)。步驟3 依據(jù)得到的η組Pi,μ，分別利用以下數(shù)學(xué)公式來計算η組Δ Ui,k,」和ri,k,
權(quán)利要求
1.一種確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，其特征是包括離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)和在線應(yīng)用環(huán)節(jié)兩個部分，其中離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)是通過調(diào)整帶鋼卷取耦合模型各物理量間的求解順序，引入粒子群優(yōu)化算法進行耦合計算問題的求解，以避免計算過程陷入局部最優(yōu)點或者發(fā)散現(xiàn)象的發(fā)生；在線應(yīng)用環(huán)節(jié)的實施過程中，是將離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)所得到的鋼卷卷取半徑數(shù)據(jù)存入板形計算機數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)板形控制系統(tǒng)投入在線運行后可以通過數(shù)據(jù)庫查詢的方法實時地為后續(xù)帶鋼卷形補償模塊提供高精度的即時性鋼卷半徑數(shù)據(jù)，完成板形控制系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的卷形補償功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，其特征在于離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)包括以下步驟(1)收集冷軋帶鋼卷取半徑計算的相關(guān)工藝參數(shù)該相關(guān)工藝參數(shù)包括冷軋帶鋼的材料彈性模量、冷軋帶鋼泊松比、冷軋帶鋼接觸表面不平度最大值、冷軋帶鋼寬度、板形儀測量輥的各測量段尺寸大小、冷軋帶鋼橫向厚度分布、冷軋帶鋼卷取張力分布；(2)確定條元個數(shù)依據(jù)帶鋼寬度和板形儀測量輥的各測量段尺寸大小來確定出條元個數(shù)，具體是將帶鋼中心線與板形儀測量輥中心線對齊，每一個被帶鋼完全覆蓋的板形儀測量段為一個計算條元，兩側(cè)未被完全覆蓋的測量段則依據(jù)覆蓋率大小進行取舍，取舍規(guī)則為若覆蓋率大于臨界覆蓋率時該測量段作為一個計算條元，否則舍去該測量段；(3)獲取冷軋帶鋼卷取半徑數(shù)據(jù)完成離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)，計算動態(tài)逐層卷取過程中產(chǎn)生的冷軋帶鋼卷取半徑數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，其特征是在步驟(2)中，應(yīng)由操作人員來設(shè)定臨界覆蓋率，該臨界覆蓋率為> 50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，其特征是步驟(2)中，在帶鋼厚度分布和張應(yīng)力分布均沿帶鋼中心線對稱時，只選取帶鋼中心線一側(cè)的計算條元進行計算，此時另外一側(cè)的計算結(jié)果與本側(cè)計算結(jié)果呈對稱相等關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，其特征是步驟C3)中，采用以下方法獲取冷軋帶鋼卷取半徑數(shù)據(jù)步驟1 令j = 1，即從第i個條元卷取第一層開始進行卷取半徑的動態(tài)逐層計算；步驟2 依據(jù)帶卷層間徑向壓應(yīng)力大致分布規(guī)律隨機生成η組帶卷層間徑向壓應(yīng)力Pi, k,j，其中每一組的Pi^的生成規(guī)則為Pi.k.j = Pi.k.j-i+cXrand式中=Piij^ = 0 ；若j = 1時有，k = 1,2, Λ，j ；c為隨機數(shù)補償系數(shù)；rand為
區(qū)間上的一維隨機數(shù)生成函數(shù)；步驟3 依據(jù)得到的η組Pi,μ，分別利用以下數(shù)學(xué)公式來計算η組Aui,k,」和巧,^ f \0.8 δ \ F \
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，其特征是步驟6中，若J不等于N，則令j = j+1，并轉(zhuǎn)到步驟2繼續(xù)計算。
全文摘要
本發(fā)明提供的確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，包括離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)和在線應(yīng)用環(huán)節(jié)，其中離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)是通過調(diào)整帶鋼卷取耦合模型各物理量間的求解順序，引入粒子群優(yōu)化算法進行耦合計算問題的求解，以避免計算過程陷入局部最優(yōu)點或者發(fā)散現(xiàn)象的發(fā)生；在線應(yīng)用環(huán)節(jié)的實施過程中，是將離線優(yōu)化計算環(huán)節(jié)所得到的鋼卷卷取半徑數(shù)據(jù)存入板形計算機數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)板形控制系統(tǒng)投入在線運行后通過數(shù)據(jù)庫查詢的方法實時地為后續(xù)帶鋼卷形補償模塊提供高精度的即時性鋼卷半徑數(shù)據(jù)，完成板形控制系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的卷形補償功能。本發(fā)明避免了計算過程陷入局部最優(yōu)點或者發(fā)散現(xiàn)象的發(fā)生，為提高冷軋帶鋼板形控制精度提高了保證，可以帶來可觀的經(jīng)濟效益。
文檔編號B21B37/28GK102527736SQ20121000240
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者解相朋, 趙菁 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司