帶鋼厚度優(yōu)化控制與軋制過(guò)程健康狀態(tài)診斷方法研究.pdf

1、帶鋼厚度是熱連軋機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量最主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。隨著汽車、家電、食品包裝、建筑等行業(yè)對(duì)軋制產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，軋制過(guò)程對(duì)帶鋼厚度控制性能的要求也隨之提高。由于軋制工藝具有高度復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)板厚高精度控制仍然存在很大困難。本文以進(jìn)一步改善出口板厚控制精度為目的，從帶鋼厚度優(yōu)化控制和軋制過(guò)程健康狀態(tài)診斷兩個(gè)方面展開研究。本文主要內(nèi)容如下:
　　1.針對(duì)熱連軋機(jī)厚度設(shè)定模型系統(tǒng)中，帶鋼厚度不能直接測(cè)量，且現(xiàn)有帶鋼厚度預(yù)測(cè)模型精度不高的問(wèn)題

2、，提出基于D-S信息重構(gòu)的帶鋼厚度軟測(cè)量預(yù)測(cè)方法(DSIRPM)。首先，根據(jù)ibaAnalyzer分析軟件和圖相關(guān)分析方法確定敏感軋制參數(shù);然后，分別運(yùn)用敏感軋制參數(shù)進(jìn)行最小二乘多項(xiàng)式曲線擬合獲得初始帶鋼厚度預(yù)測(cè)值;最后，利用灰色關(guān)聯(lián)分析計(jì)算敏感軋制參數(shù)對(duì)帶鋼厚度貢獻(xiàn)率，并將其作為D-S證據(jù)理論的基本概率分配函數(shù)對(duì)初始帶鋼厚度預(yù)測(cè)值進(jìn)行融合，以獲得帶鋼厚度最終預(yù)測(cè)結(jié)果。通過(guò)與單一最小二乘多項(xiàng)式曲線擬合模型、GM(1，1)模型和加權(quán)平均融

3、合方法對(duì)比，結(jié)果表明DSIRPM具有較好的預(yù)測(cè)精度和穩(wěn)定性。
　　2.針對(duì)熱連軋機(jī)監(jiān)控厚度自動(dòng)控制(AGC)系統(tǒng)具有時(shí)滯、參數(shù)時(shí)變等特性導(dǎo)致傳統(tǒng)控制手段很難獲得滿意的控制效果的問(wèn)題，本文從建立出口板厚多步預(yù)測(cè)模型和優(yōu)化控制器參數(shù)兩方面出發(fā)，提出一種基于時(shí)間序列預(yù)測(cè)的出口板厚優(yōu)化控制策略。一方面，引入分形外推插值算法給出了考慮時(shí)滯的預(yù)測(cè)模型，并利用混沌優(yōu)化算法確定分形外推插值算法中的垂直尺度因子，建立改進(jìn)分形外推插值預(yù)測(cè)(IFEIP

4、)方法用于補(bǔ)償時(shí)滯造成的系統(tǒng)不確定性;將IFEIP方法與現(xiàn)有的ARIMA模型、BPNN和發(fā)展的RARIMA模型、ARIMABPNN混雜模型進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明IFEIP方法是一種具有較優(yōu)性能的出口板厚預(yù)測(cè)模型。另一方面，為進(jìn)一步解決系統(tǒng)時(shí)滯、參數(shù)時(shí)變等不確定性導(dǎo)致常規(guī)PID控制器難以保證帶鋼出口板厚魯棒控制的問(wèn)題，提出基于綜合小波互相關(guān)度的時(shí)滯評(píng)估方法來(lái)確定滯后步長(zhǎng)，并將IFEIP方法與控制器相結(jié)合，建立基于時(shí)間序列預(yù)測(cè)的出口板厚

5、控制模式;利用階梯式DMC優(yōu)化PID控制器參數(shù)用于解決參數(shù)時(shí)變問(wèn)題，使得PID控制器參數(shù)能夠根據(jù)不同工況變化自適應(yīng)調(diào)整，保證帶鋼出口厚度控制的穩(wěn)定性和魯棒性。仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)監(jiān)控AGC、Smith-AGC和IFEIP-AGC控制方法相比，本文方法有效地緩解了由時(shí)滯引起的出口板厚控制超調(diào)和振蕩現(xiàn)象，并且在有外部干擾及模型參數(shù)失配情況下，具有較好的動(dòng)靜態(tài)特性。
　　3.為了保證熱連軋機(jī)帶鋼厚度長(zhǎng)期控制性能的穩(wěn)定性，從軋制過(guò)程運(yùn)行健

6、康狀態(tài)角度出發(fā)，利用模糊集和深度置信網(wǎng)絡(luò)提出一種軋制過(guò)程健康狀態(tài)診斷方法。首先，針對(duì)軋制過(guò)程介于故障與正常之間的“病態(tài)”運(yùn)行狀態(tài)，提出健康度概念對(duì)其進(jìn)行描述，利用模糊集定義健康度來(lái)定量描述軋制過(guò)程健康水平并劃分健康等級(jí);然后，針對(duì)軋制數(shù)據(jù)具有“大數(shù)據(jù)”和不均衡特性，采用帶有懲罰因子的深度置信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)計(jì)算監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于軋制過(guò)程健康狀態(tài)集的模糊隸屬度，由隸屬度到健康度的模糊映射關(guān)系獲得軋制過(guò)程的健康度，實(shí)現(xiàn)軋制過(guò)程健康狀態(tài)評(píng)估;最后，對(duì)照健