[发明专利]适用于五机架UCM机型冷连轧机组的压下规程优化方法

权利要求书

1.适用于五机架UCM机型冷连轧机组的压下规程优化方法，其特征在于：首先定义板形偏差系数和凸度偏差系数，再根据现场来料波动情况，给出修正系数的初始值，然后计算当前规程下的最佳工作参数，再输出给相应的机架调节机构，实现压下规程的优化。

2.根据权利要求1所述的适用于五机架UCM机型冷连轧机组的压下规程优化方法，其特征在于：包括如下具体步骤：

(a)收集机组的关键设备与工艺参数，包括以下步骤：

a1)收集五机架UCM机型的冷连轧机组的设备参数，包括：工作辊辊径中间辊直径D_mi、支撑辊直径D_bi、工作辊辊型分布值ΔD_wij、中间辊辊型分布值ΔD_mij、支撑辊辊型分布值ΔD_bij、工作辊辊身长度L_wi、中间辊辊身长度L_mi、支撑辊辊身长度L_bi、工作辊弯辊缸中心距l_wi、中间辊辊弯辊缸中心距l_mi、支撑辊压下螺丝中心距l_bi；

a2)收集待生产带钢的工艺参数，包括带材的宽度B、来料的厚度h₀、成品厚度h_n、钢种；

a3)收集五机架UCM机型的冷连轧机组的设备工艺特征参数，包括：各个机架所允许的最大轧制压力F_max i、各个机架所允许的最大轧制功率P_max i、各个机架的张力设定值T_i、临界打滑因子ψ^*、临界滑伤指数目标板形目标板凸度目标板形允许最大偏差Δσ₁、目标板凸度允许最大偏差ΔC、轧制速度最大值V_max、中间辊许用最大窜动量δ_i max、工作辊最大正弯辊力工作辊最大负弯辊力中间辊最大正弯辊力中间辊最大负弯辊力

(b)定义兼顾板形与板凸度压下规程优化中涉及的过程参数，包括第i机架的变形在所有机架总的变形中所占比例λ_i、变形搜索步长Δλ、冷连轧机组第1机架的最优压下率ε_1y、冷连轧机组第2机架的最优压下率ε_2y、冷连轧机组第3机架的最优压下率ε_3y、冷连轧机组第4机架的最优压下率ε_4y、冷连轧机组第5机架的最优压下率为ε_5y、第1机架的最优压下率计算中的过程变量k₁、第2机架的最优压下率计算中的过程变量k₂、第3机架的最优压下率计算中的过程变量k₃、第4机架的最优压下率计算中的过程变量k₄、板形与板凸度综合控制目标函数F₀；

(c)采用模型法给定五机架冷连轧机组1-4机架的变形量分配的初始值，并通过该初始值，计算出五机架冷连轧机组1-5机架的压下率分配值，同时对第5机架的变形情况进行判断，其步骤如下：

c1)令Δλ＝0.01、k₁＝k₂＝k₃＝k₄＝0、定义优化目标函数的初始值为F₀，并令F₀＝10¹⁰(这个正确，表示一个很大的初始值)；

c2)令第1机架的变形在所有机架总的变形中所占比例λ₁＝0.2+k₁Δλ；

c3)根据λ₁以及轧机入出口厚度与压下率之间的关系计算出冷连轧机组第1机架的压下率ϵ1=(h0-hn)h0λ1;]]>

c4)令第2机架的变形在所有机架总的变形中所占比例λ₂＝0.1+k₂Δλ；

c5)根据λ₂以及轧机入出口厚度与压下率之间的关系计算出冷连轧机组第2机架的压下率ϵ2=(h0-hn)h0-(h0-hn)λ1λ2;]]>

c6)第3机架的变形在所有机架总的变形中所占比例λ₃＝0.05+k₃Δλ；

c7)根据λ₃以及轧机入出口厚度与压下率之间的关系计算出冷连轧机组第3机架的压下率ϵ3=(h0-hn)h0-(h0-hn)(λ1+λ2)λ3;]]>

c8)第4机架的变形在所有机架总的变形中所占比例λ₄＝0.01+k₄Δλ；

c9)根据λ₄以及轧机入出口厚度与压下率之间的关系计算出冷连轧机组第4机架的压下率ϵ4=(h0-hn)h0-(h0-hn)(λ1+λ2+λ3)λ4;]]>

c10)令第5机架的变形在所有机架总的变形中所占比例λ₅＝1-λ₁-λ₂-λ₃-λ₄；

c11)判断不等式0＜λ₅＜0.2是否成立？如果不等式成立则转入步骤c12)，如果不等式不成立，则重新分配变形量，转入步骤(g)；

c12)根据λ₅计算出冷连轧机组第5机架的压下率ϵ5=(h0-hn)h0-(h0-hn)(λ1+λ2+λ3+λ4)λ5;]]>

(d)对轧制压力、轧制功率以及打滑与热滑伤是否超限进行综合判断，判断步骤如下：

d1)定义轧制压力安全系数α_F、轧制功率安全系数α_P、打滑安全系数α_ψ、热滑伤安全系数

d2)自动测量并统计现场来料的波动情况，给出安全系数的初始值，α_F＝0.75-0.85、α_p＝0.85-0.95、α_ψ＝0.80-0.90、

d3)根据步骤(c)中1-5机架的压下率计算出当前压下规程下1-5机架的轧制压力F_i、轧制功率P_i、用于表述打滑的特征参数打滑因子ψ_i、用于表述热滑伤的特征参数滑伤指数

d4)判断当前规程下所有机架轧制压力、轧制功率、打滑因子以及滑伤指数是否超过机组允许值，即判断不等式是否同时成立？如果不等式成立则转入步骤(e)，否则，重新分配变形量，转入步骤(g)；

(e)中兼顾到板形与板凸度的控制规程的设定，步骤如下：

e1)定义板形偏差系数α_σ、板凸度偏差系数α_C；

e2)统计现场来料的波动情况，给出修正系数的初始值，α_σ＝0.75-0.85、α_C＝0.85-0.95；

e3)计算出当前规程下的最佳工作辊弯辊力S_wi、最佳中间辊弯辊力S_mi、最佳中间辊窜动量δ_i以及所对应的成品板形值σ_1j、成品板凸度值C_j；

e4)在修正系数的前提下判断当前规程下的板形与板凸度是否能够满足用户的需求，即判断不等式1NΣj=1N|σ1j-σ1jo|<ασΔσ11NΣj=1N|Cj-Cjo|<αcΔC]]>是否成立？如果不等式成立则转入步骤(f)，则重新分配变形量，转入步骤(g)；式中，N带材横向条元数目、j代表条元编号；

(f)对冷连轧机组1-5机架功率余量进行优化，使冷连轧机组1-5机架功率余量均衡，其优化过程如下：

f1)计算各个机架的功率余量Wi=1-PiPmaxi;]]>

f2)定义优化目标函数为F，并令F=βΣi=15(Wi-15Σi=15Wi)2+15(1-β)Σi=15Wi,]]>在目标函数中表示1-5机架功率余量的平均值，平均值越小，轧制速度就可以提得越高；表示1-5机架功率余量与平均值的偏差，越小，则代表各个机架功率相对余量越均衡；β是加权系数，用于确定目标函数中考虑两种因素的权重，β＝0.4-0.6；

f3)计算当前压下规程下的优化目标函数F；

f4)采用列举法，列出所有符合轧制压力、轧制功率、打滑与热滑伤防治、板形与板凸度等方面要求前提下所有可能的规程分配组合，计算出相应的目标函数的值，然后找出目标函数最小的那个值，目标函数最小的那个值所对应的压下率就是所要的最优压下率，方法是判断不等式F＜F₀是否成立？如果不等式成立，则令F₀＝F、ε_1y＝ε₁、ε_2y＝ε₂、ε_3y＝ε₃、ε_4y＝ε₄、ε_5y＝ε₅，记录下当前目标函数值以及所对应的压下率，转入步骤(g)，计算下一组变形量组合；如果不等式不成立则，不记录当前目标函数值以及所对应的压下率，直接转入步骤(g)；

(g)在完成了当前压下率下寻优之后，将变形量重新分配，判断压下率是否超限，流程如下：

g1)判断不等式λ₄＜0.25是否成立？如果不等式成立，则令k₄＝k₄+1，转入步骤c9)，如果不等式不成立，则转入步骤g2)；

g2)判断不等式λ₃＜0.33是否成立？如果不等式成立，则令k₃＝k₃+1，转入步骤c7)，如果不等式不成立，则转入步骤g3)；

g3)判断不等式λ₂＜0.5是否成立？如果不等式成立，则令k₂＝k₂+1，转入步骤c5)，如果不等式不成立，则转入步骤g4)；

g4)不等式λ₁＜0.6是否成立？如果不等式成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤(c3)，如果不等式不成立，则转入步骤(h)；

(h)输出最优压下规程ε_1y、ε_2y、ε_3y、ε_4y、ε_5y，控制相应机架的调节机构动作，完成压下规程优化。