CN111112344A - 一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法 - Google Patents

一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法 Download PDF

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董艳玲
吴亚军
张坤
秦久莲
张丽
张培
张晓爱
张国敏
王瑞宾
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Abstract

本发明涉及一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，本发明公开了一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，该控制方法包括由一级稳态时传输上来的实际值计算自适应后的轧制力，通过稳态时的实际轧制力与以实际值计算的自适应后的轧制力的比值得到的自适应系数，将同钢种的自适应系数按照每卷一条线的方法绘制成图就得到了自适应曲线，通过调节变形抗力参数L、M、N及轧制力补偿等使得自适应系数Zp保持在0.9‑1.1之间。经过离线自适应优化后的轧制力模型，通过对相关参数的调节，计算出了更加准确的轧制表数据，提高了产品轧制的精度和产量，为轧制力模型控制提供了一个新思路。

Description

一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法
技术领域
本专利申请属于轧制力模型设计技术领域，更具体地说，是涉及一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法。
背景技术
在冷轧五连轧的过程中，经常会有不同钢种(包括不同的轧机入口厚度及出口厚度、不同的宽度、不同屈服强度及合金含量的钢种)进行轧制，每一机架轧制力的设定值的精度就非常重要，轧制力过大容易造成断带，而轧制力过小则达不到轧制目标。正是因为轧制力模型的预测计算精度直接影响轧制规程设定精度、板厚精度及板形质量，轧制力模型是轧制过程控制基础，而自适应模型对轧制力模型精度的提高起着至关重要的作用，所以自适应模型的学习调整能力从某种程度上也反映了一个模型的优劣。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，利用离线自适应通过一个钢种在轧制一段时间之后，采集其数据通过离线工具进行模拟，以此为依据修改与之相关的底层参数表，从而对轧制力参数进行优化。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，过程为：采集轧机在轧制一个钢种一段时间之后的稳态轧制数据，然后通过离线工具对该稳态轧制数据进行模拟，以此为依据修改与轧制相关的底层参数表，从而对轧制参数进行优化，进而可直接优化轧制规程设定精度、板厚精度及板形质量。
本发明技术方案的进一步改进在于：包括以下步骤：
A、获取自适应系数Zp：获取轧机在一级稳态轧制时(即轧机实际以某一高速稳定的状态进行轧制时)轧制某一钢种时传输上来的实际值，据此实际值计算出(以实际值为输入的)自适应后的计算轧制力，然后根据每一机架在一级稳态轧制时的实际轧制力和计算出的计算轧制力获取自适应系数Zp；
B、调节自适应系数Zp：将该钢种的自适应系数Zp按照每卷一条线的方法(即每轧制一卷钢卷，收集该钢卷的轧制信息，绘制出一条轧制曲线的方法)绘制成图得到自适应曲线，由于自适应曲线反映了轧机轧制表设定的底层参数的合理程度，因此如果自适应曲线对应的自适应系数Zp不在合理区间内，则通过变形抗力参数(***设定的可变参数L、M、N)以及轧制力补偿值对自适应系数Zp进行调节，直至其满足要求。
本发明技术方案的进一步改进在于：A具体包括如下步骤：
步骤A-1：根据每一机架的入口厚度H及每一机架的出口厚度h计算每一机架的压下率sr＝(H-h)/H；
步骤A-2：根据第一机架入口厚度Ha(即原料卷带钢的实际厚度)及每一机架的入口厚度H计算出每一机架的入口总压下率rb＝(Ha-H)/Ha；
步骤A-3：根据第一机架入口厚度Ha及每一机架的出口厚度h计算出每一机架的出口总压下率rf＝(Ha-h)/Ha；
步骤A-4：根据每一机架的入口总压下率rb和每一机架的出口总压下率rf计算每一机架的平均压下率rt＝(1-0.75)*rb+0.75*rf；
步骤A-5：根据每一机架的平均压下率rt计算每一机架的平均变形率eps＝ln(1/(1-rt))；
步骤A-5：根据每一机架的平均压下率rt计算每一机架的平均变形率
Figure BDA0002329809660000021
步骤A-6：根据每一机架的平均变形率eps计算每一机架的静态变形抗力Ks＝L*(eps+M)N，其中L、M、N均为常量可调节；
步骤A-7：根据每一机架工作辊辊径R计算工作辊的弹性压扁半径
Figure BDA0002329809660000022
其中CH≈0.214*10-3；
步骤A-8：根据每一机架轧辊的速度V及工作辊的弹性压扁半径R’，计算每一机架的应变率
Figure BDA0002329809660000031
步骤A-9：根据每一机架的应变率ε计算每一机架的动态变形抗力Kp＝Ks*(1000*ε)a，其中当15<＝Ks<＝85时，a＝5/(Ks+23)-0.046；当85<＝Ks时，a＝0)；
步骤A-10：根据每一机架的当前工作辊轧过的卷数Nr及摩擦系数参数μ0、μ1、μ2、μ3、μ4计算每一机架的摩擦系数，
Figure BDA0002329809660000032
其中μ0、μ1、μ2、μ3、μ4、μ5均为常数可调；
步骤A-11：根据每一机架的前张力tf及后张力tb计算每一机架的张力影响系数
Figure BDA0002329809660000033
步骤A-12：根据以上步骤的参数、带钢宽度及轧制力补偿系数(可调节常量)计算出以实际值为输入的轧制力
Figure BDA0002329809660000034
其中A0＝K*Ks；
Figure BDA0002329809660000035
A3＝11.08-1.02*sr；
Figure BDA0002329809660000036
步骤A-13：根据每一机架稳态轧制的实际轧制力Pa和计算轧制力Pca计算自适应系数
Figure BDA0002329809660000037
本发明技术方案的进一步改进在于：通过公式ks＝L*(eps+M)N调节自适应系数Zp在合理范围内，使自适应系数Zp数值为0.9-1.1之间。
本发明技术方案的进一步改进在于：B根据公式Ks＝L*(eps+M)N进行调节，具体包括如下步骤：
步骤B-1：L表示变形抗力的绝对值，如果把L调大，则变形抗力就会变大，相应Zp就会变小；相反的情况，如果把L调小，那么变形抗力就变小，而Zp就会变大；
步骤B-2：N表示变形抗力的斜率，压下率变大的话变形抗力就会变大，这个值是由它们的比值决定的，把N值调大，Zp变小，把N值调小，Zp变大；
步骤B-3：M表示变形抗力的偏移量，一般不调整；
步骤B-4：调整L、N之后的自适应曲线处于合理范围之内，则修改参数表，继续观察轧制情况，并重复步骤B-1至步骤B-2，直至自适应曲线进行调节直至满足要求。
对L和N进行调节后，自适应曲线已经在合理范围之内，但如果某一机架的偏差仍然比较大，则对轧制力补偿表进行修改，以使理论值与设定值更加契合。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：本发明是一个钢种在轧制一段时间之后，采集其数据通过离线工具进行模拟，并以此为依据修改与之相关的底层参数表，从而对轧制参数进行优化，进而直接优化了轧制规程设定精度、板厚精度及板形质量。本发明有效地解决了轧制力模型设定不准确的问题，具有广泛的推广使用价值。
附图说明
图1是本发明的流程控制图；
图2是模型优化前的自适应曲线；
图3是变形抗力的绝对值参数L与自适应系数Zp的关系；
图4是变形抗力的斜率参数N与自适应系数Zp的关系；
图5是模型优化后的自适应曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明公开了一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，过程为：采集轧机在轧制一个钢种一段时间之后的稳态轧制数据，然后通过离线工具对该稳态轧制数据进行模拟，以此为依据修改与轧制相关的底层参数表，从而对轧制参数进行优化，进而可直接优化轧制规程设定精度、板厚精度及板形质量。
包括以下步骤：
A、获取自适应系数Zp：获取轧机在一级稳态轧制时(即轧机实际以某一高速稳定的状态进行轧制时)轧制某一钢种时传输上来的实际值，据此实际值计算出(以实际值为输入的)自适应后的计算轧制力，然后根据每一机架在一级稳态轧制时的实际轧制力和计算出的计算轧制力获取自适应系数Zp；
B、调节自适应系数Zp：将该钢种的自适应系数Zp按照每卷一条线的方法(即每轧制一卷钢卷，收集该钢卷的轧制信息，绘制出一条轧制曲线的方法)绘制成图得到自适应曲线，由于自适应曲线反映了轧机轧制表设定的底层参数的合理程度，因此如果自适应曲线对应的自适应系数Zp不在合理区间内，则通过变形抗力参数(***设定的可变参数L、M、N)以及轧制力补偿值对自适应系数Zp进行调节，直至其满足要求。
A具体包括如下步骤：
步骤A-1：根据每一机架的入口厚度H及每一机架的出口厚度h计算每一机架的压下率sr＝(H-h)/H；
步骤A-2：根据第一机架入口厚度Ha(即原料卷带钢的实际厚度)及每一机架的入口厚度H计算出每一机架的入口总压下率rb＝(Ha-H)/Ha；
步骤A-3：根据第一机架入口厚度Ha及每一机架的出口厚度h计算出每一机架的出口总压下率rf＝(Ha-h)/Ha；
步骤A-4：根据每一机架的入口总压下率rb和每一机架的出口总压下率rf计算每一机架的平均压下率rt＝(1-0.75)*rb+0.75*rf；
步骤A-5：根据每一机架的平均压下率rt计算每一机架的平均变形率eps＝ln(1/(1-rt))；
步骤A-5：根据每一机架的平均压下率rt计算每一机架的平均变形率
Figure BDA0002329809660000061
步骤A-6：根据每一机架的平均变形率eps计算每一机架的静态变形抗力Ks＝L*(eps+M)N，其中L、M、N均为常量可调节；
步骤A-7：根据每一机架工作辊辊径R计算工作辊的弹性压扁半径
Figure BDA0002329809660000062
其中CH≈0.214*10-3；
步骤A-8：根据每一机架轧辊的速度V及工作辊的弹性压扁半径R’，计算每一机架的应变率
Figure BDA0002329809660000063
步骤A-9：根据每一机架的应变率ε计算每一机架的动态变形抗力Kp＝Ks*(1000*ε)a，其中当15<＝Ks<＝85时，a＝5/(Ks+23)-0.046；当85<＝Ks时，a＝0)；
步骤A-10：根据每一机架的当前工作辊轧过的卷数Nr及摩擦系数参数μ0、μ1、μ2、μ3、μ4计算每一机架的摩擦系数，
Figure BDA0002329809660000064
其中μ0、μ1、μ2、μ3、μ4、μ5均为常数可调；
步骤A-11：根据每一机架的前张力tf及后张力tb计算每一机架的张力影响系数
Figure BDA0002329809660000065
步骤A-12：根据以上步骤的参数、带钢宽度及轧制力补偿系数(可调节常量)计算出以实际值为输入的轧制力
Figure BDA0002329809660000066
其中A0＝K*Ks；
Figure BDA0002329809660000071
A3＝11.08-1.02*sr；
Figure BDA0002329809660000072
步骤A-13：根据每一机架稳态轧制的实际轧制力Pa和计算轧制力Pca计算自适应系数
Figure BDA0002329809660000073
通过公式ks＝L*(eps+M)N调节自适应系数Zp在合理范围内，使自适应系数Zp数值为0.9-1.1之间。
B根据公式Ks＝L*(eps+M)N进行调节，具体包括如下步骤：
步骤B-1：L表示变形抗力的绝对值，如果把L调大，则变形抗力就会变大，相应Zp就会变小；相反的情况，如果把L调小，那么变形抗力就变小，而Zp就会变大；
步骤B-2：N表示变形抗力的斜率，压下率变大的话变形抗力就会变大，这个值是由它们的比值决定的，把N值调大，Zp变小，把N值调小，Zp变大；
步骤B-3：M表示变形抗力的偏移量，一般不调整；
步骤B-4：调整L、N之后的自适应曲线处于合理范围之内，则修改参数表，继续观察轧制情况，并重复步骤B-1至步骤B-2，直至自适应曲线进行调节直至满足要求。
对L和N进行调节后，自适应曲线已经在合理范围之内，但如果某一机架的偏差仍然比较大，则对轧制力补偿表进行修改，以使理论值与设定值更加契合。

Claims (5)

1.一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，其特征在于过程为：采集轧机在轧制一个钢种一段时间之后的稳态轧制数据，然后通过离线工具对该稳态轧制数据进行模拟，以此为依据修改与轧制相关的底层参数表，从而对轧制参数进行优化，进而可直接优化轧制规程设定精度、板厚精度及板形质量。
2.根据权利要求1所述的一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
A、获取自适应系数Zp：获取轧机在一级稳态轧制时轧制某一钢种时传输上来的实际值，据此实际值计算出自适应后的计算轧制力，然后根据每一机架在一级稳态轧制时的实际轧制力和计算出的计算轧制力获取自适应系数Zp；
B、调节自适应系数Zp：将该钢种的自适应系数Zp按照每卷一条线的方法绘制成图得到自适应曲线，由于自适应曲线反映了轧机轧制表设定的底层参数的合理程度，因此如果自适应曲线对应的自适应系数Zp不在合理区间内，则通过变形抗力参数以及轧制力补偿值对自适应系数Zp进行调节，直至其满足要求。
3.根据权利要求2所述的一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，其特征在于A具体包括如下步骤：
步骤A-1：根据每一机架的入口厚度H及每一机架的出口厚度h计算每一机架的压下率sr＝(H-h)/H；
步骤A-2：根据第一机架入口厚度Ha及每一机架的入口厚度H计算出每一机架的入口总压下率rb＝(Ha-H)/Ha；
步骤A-3：根据第一机架入口厚度Ha及每一机架的出口厚度h计算出每一机架的出口总压下率rf＝(Ha-h)/Ha；
步骤A-4：根据每一机架的入口总压下率rb和每一机架的出口总压下率rf计算每一机架的平均压下率rt＝(1-0.75)*rb+0.75*rf；
步骤A-5：根据每一机架的平均压下率rt计算每一机架的平均变形率eps＝ln(1/(1-rt))；
步骤A-5：根据每一机架的平均压下率rt计算每一机架的平均变形率
Figure FDA0002329809650000021
步骤A-6：根据每一机架的平均变形率eps计算每一机架的静态变形抗力Ks＝L*(eps+M)N，其中L、M、N均为常量可调节；
步骤A-7：根据每一机架工作辊辊径R计算工作辊的弹性压扁半径
Figure FDA0002329809650000022
其中CH≈0.214*10-3；
步骤A-8：根据每一机架轧辊的速度V及工作辊的弹性压扁半径R’，计算每一机架的应变率
Figure FDA0002329809650000023
步骤A-9：根据每一机架的应变率ε计算每一机架的动态变形抗力Kp＝Ks*(1000*ε)a，其中当15<＝Ks<＝85时，a＝5/(Ks+23)-0.046；当85<＝Ks时，a＝0)；
步骤A-10：根据每一机架的当前工作辊轧过的卷数Nr及摩擦系数参数μ0、μ1、μ2、μ3、μ4计算每一机架的摩擦系数，
Figure FDA0002329809650000024
其中μ0、μ1、μ2、μ3、μ4、μ5均为常数可调；
步骤A-11：根据每一机架的前张力tf及后张力tb计算每一机架的张力影响系数
Figure FDA0002329809650000025
步骤A-12：根据以上步骤的参数、带钢宽度及轧制力补偿系数计算出以实际值为输入的轧制力
Figure FDA0002329809650000026
其中A0＝K*Ks；
Figure FDA0002329809650000031
A3＝1.08-1.02*sr；
Figure FDA0002329809650000032
步骤A-13：根据每一机架稳态轧制的实际轧制力Pa和计算轧制力Pca计算自适应系数
Figure FDA0002329809650000033
4.根据权利要求3所述的一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，其特征在于：通过公式ks＝L*(eps+M)N调节自适应系数Zp在合理范围内，使自适应系数Zp数值为0.9-1.1之间。
5.根据权利要求4所述的一种基于离线自适应优化轧制力模型的控制方法，其特征在于B根据公式Ks＝L*(eps+M)N进行调节，具体包括如下步骤：
步骤B-1：L表示变形抗力的绝对值，如果把L调大，则变形抗力就会变大，相应Zp就会变小；相反的情况，如果把L调小，那么变形抗力就变小，而Zp就会变大；
步骤B-2：N表示变形抗力的斜率，压下率变大的话变形抗力就会变大，这个值是由它们的比值决定的，把N值调大，Zp变小，把N值调小，Zp变大；
步骤B-3：M表示变形抗力的偏移量，一般不调整；
步骤B-4：调整L、N之后的自适应曲线处于合理范围之内，则修改参数表，继续观察轧制情况，并重复步骤B-1至步骤B-2，直至自适应曲线进行调节直至满足要求。
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