專利名稱：確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法
技術領域：
本發明涉及冷軋帶鋼領域，尤其涉及一種確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法。
背景技術：
板形質量是衡量冷軋帶鋼產品的主要技術指標之一，貫穿于帶鋼生產的全過程。 為了提高板形控制的質量和精度，先進的冷軋帶鋼生產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，然后將測量結果反饋到板形控制系統，完成整個系統的板形閉環控制功能。實際生產中，由于冷軋之后帶鋼產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，最終導致帶鋼松緊程度發生變化，產生附加應力而使得帶鋼張應力橫向分布發生變化，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的控制精度，就必須對這種造成板形測量數據誤差的卷形干擾因素給予有效的補償。由國內外相關文獻可知，板形控制系統對板形測量數據進行卷形干擾因素補償的關鍵是能否準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，層層直接存在壓應力的相互作用，并且帶卷外半徑與壓應力之間存在復雜的耦合關系。國內燕山大學連家創教授等通過考慮鋼卷徑向緊密系數沿徑向變化的特性，建立了一種帶鋼卷取耦合計算模型，在這個數學模型中，帶鋼卷取外半徑、層間徑向壓力之間存在著相互耦合的復雜數學關系，這也使得這個模型的準確求解變得相當困難。文獻“逐層迭代法計算卷取機卷筒單位壓力，《重型機械》，連家創等，2001，(6) :30-33”提出了一種逐層迭代計算方法 首先通過假設卷取內部各層間位移和位移變化增量均為零，然后計算出對應的層間徑向壓應力P1，再利用層間徑向壓力計算卷取內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部各層間位移及位移變化增量重新計算層間徑向壓應力P2，以上述計算過程前后兩次計算得到的層間徑向壓應力Pl和P2之間的偏差作為衡量指標函數，若衡量指標函數小于某一設定值則認為求解收斂，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果為止。值得注意的是，上述傳統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果不收斂的棘手問題，這也大大降低了該方法的應用價值和現實意義。另一方面，智能優化方法在最近十幾年里已經得到了長足的發展，被廣泛應用于工程技術領域。與傳統的計算方法不同，智能優化方法通過模擬和學習人工智能，有效的克服了復雜計算問題求解結果不收斂或者容易陷入局部最優點等問題，已經成為解決傳統工程技術問題的有效工具。為了解決傳統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果不收斂的技術難題，本發明通過調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點或者發散現象的發生；此外，將離線優化計算得到的鋼卷卷取半徑數據存入板形計算機數據庫中，當板形控制系統投入在線運行后可以通過數據庫查詢的方法實時地為后續帶鋼卷形補償模塊提供高精度的即時性鋼卷半徑數據，完成板形控制系統中較為關鍵的卷形補償功能，為提高冷軋帶鋼產品板形質量提高保證。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，以解決傳統的逐層迭代計算方法經常遇到計算結果不收斂的技術問題。本發明解決其技術問題采用的技術方案是包括離線優化計算環節和在線應用環節兩個部分。其中離線優化計算環節是通過調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點或者發散現象的發生；在線應用環節的實施過程中，是將離線優化計算環節所得到的鋼卷卷取半徑數據存入板形計算機數據庫中，當板形控制系統投入在線運行后可以通過數據庫查詢的方法實時地為后續帶鋼卷形補償模塊提供高精度的即時性鋼卷半徑數據，完成板形控制系統中較為關鍵的卷形補償功能。所述的離線優化計算環節可以包括以下步驟(1)收集冷軋帶鋼卷取半徑計算的相關工藝參數該相關工藝參數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)確定條元個數依據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，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，兩側未被完全覆蓋的測量段則依據覆蓋率大小進行取舍，取舍規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據完成離線優化計算環節，計算動態逐層卷取過程中產生的冷軋帶鋼卷取半徑數據。在上述步驟O)中，應由操作人員來設定臨界覆蓋率，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力分布均沿帶鋼中心線對稱時，只選取帶鋼中心線一側的計算條元進行計算，此時另外一側的計算結果與本側計算結果呈對稱相等關系。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據步驟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逐層計算。步驟2 依據帶卷層間徑向壓應力大致分布規律隨機生成η組帶卷層間徑向壓應力Pu,」，其中每一組的Pu, j的生成規則為Pijkjj = Pijkjj^cXrand式中Pi j ^ = 0 ；若j = 1時有，k = 1，2，Λ，j ;c為隨機數補償系數；rand為
區間上的一維隨機數生成函數。步驟3 依據得到的η組Pi,μ，分別利用以下數學公式來計算η組Δ Ui,k,」和ri,k,
權利要求
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化計算環節和在線應用環節兩個部分，其中離線優化計算環節是通過調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點或者發散現象的發生；在線應用環節的實施過程中，是將離線優化計算環節所得到的鋼卷卷取半徑數據存入板形計算機數據庫中，當板形控制系統投入在線運行后可以通過數據庫查詢的方法實時地為后續帶鋼卷形補償模塊提供高精度的即時性鋼卷半徑數據，完成板形控制系統中較為關鍵的卷形補償功能。
2.根據權利要求1所述的確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，其特征在于離線優化計算環節包括以下步驟(1)收集冷軋帶鋼卷取半徑計算的相關工藝參數該相關工藝參數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)確定條元個數依據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，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，兩側未被完全覆蓋的測量段則依據覆蓋率大小進行取舍，取舍規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據完成離線優化計算環節，計算動態逐層卷取過程中產生的冷軋帶鋼卷取半徑數據。
3.根據權利要求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，應由操作人員來設定臨界覆蓋率，該臨界覆蓋率為> 50%。
4.根據權利要求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力分布均沿帶鋼中心線對稱時，只選取帶鋼中心線一側的計算條元進行計算，此時另外一側的計算結果與本側計算結果呈對稱相等關系。
5.根據權利要求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據步驟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逐層計算；步驟2 依據帶卷層間徑向壓應力大致分布規律隨機生成η組帶卷層間徑向壓應力Pi, k,j，其中每一組的Pi^的生成規則為Pi.k.j = Pi.k.j-i+cXrand式中=Piij^ = 0 ；若j = 1時有，k = 1,2, Λ，j ；c為隨機數補償系數；rand為
區間上的一維隨機數生成函數；步驟3 依據得到的η組Pi,μ，分別利用以下數學公式來計算η組Aui,k,」和巧,^ f \0.8 δ \ F \
6.根據權利要求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，并轉到步驟2繼續計算。
全文摘要
本發明提供的確定冷軋帶鋼卷取半徑的方法，包括離線優化計算環節和在線應用環節，其中離線優化計算環節是通過調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點或者發散現象的發生；在線應用環節的實施過程中，是將離線優化計算環節所得到的鋼卷卷取半徑數據存入板形計算機數據庫中，當板形控制系統投入在線運行后通過數據庫查詢的方法實時地為后續帶鋼卷形補償模塊提供高精度的即時性鋼卷半徑數據，完成板形控制系統中較為關鍵的卷形補償功能。本發明避免了計算過程陷入局部最優點或者發散現象的發生，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 優先權日2012年1月6日
發明者解相朋, 趙菁 申請人:中冶南方工程技術有限公司