一種基於高次多項式的熱軋梯形坯形狀識別方法

2024-02-27 19:21:15

一種基於高次多項式的熱軋梯形坯形狀識別方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於高次多項式的熱軋梯形坯形狀識別方法，具體指對熱軋原料板坯全長寬度進行動態分段識別，求解描述梯形趨勢的分段表達式，以便於粗軋立輥進行全長寬度控制。本發明包括步驟如下：1）板坯頭部和尾部數據判定，確定用於高次多項式擬合的全長有效數據；2）對板坯沿全長有效數據進行等分5段處理，確定6個斷點的坐標；3）調整中間斷點位置，使得連續5條線段具有描述板坯全長梯形的能力；4）根據頭尾數據有效性對頭、尾間斷點進行調整；5）依次線性連接各個調整後的間斷點，得到描述梯形趨勢的分段表達式。通過本發明，可以有效描述板坯全長的梯形分布，提高粗軋過程寬度控制水平。
【專利說明】一種基於高次多項式的熱軋梯形坯形狀識別方法
[0001]

【技術領域】： 本發明涉及冶金機械及自動化、乳制技術，具體指一種基於高次多項式的熱軋梯形坯 形狀識別方法。
[0002]

【背景技術】： 隨著工業技術的不斷發展，熱軋板卷因具有強度高，韌性好，易於加工成型等優點，被 廣泛應用於船舶、汽車、橋梁、機械、建築等諸多領域中，特別是在新一輪的鋼鐵市場競爭環 境中，高質量的產品更是鋼鐵企業與市場共同的追求目標。寬度作為板帶尺寸精度控制的 重要組成部分，一直以來就是熱軋生產線的重要控制指標，由於寬度偏差產生的因素眾多， 所以高精度的熱軋寬度控制不僅需要良好的設備、工藝與管理，更需要準確的寬度控制系 統與優良的寬度控制模型。
[0003] 熱軋帶鋼板坯寬度和成品寬度之間有所偏差，且在粗軋平輥軋制和精軋過程中帶 鋼均有寬展，為保證達到寬度目標要求，在粗軋機前通過立輥實現寬度控制。寬度控制系統 通過粗軋負荷分配設定立輥投入道次(通常為奇道次）的立輥輥縫開口度及各道次平輥壓 下量，形成粗軋軋制規程。同時，考慮到軋制過程中頭尾寬度變化及軋制壓力波動對寬度的 影響，開發了頭尾短行程功能和自動寬度控制功能。
[0004] 寬度控制模型一般都認為板坯在長度方向寬度均勻，但在生產中發現，許多板坯 長度方向的寬度偏差較大(主要由連鑄在線調寬，不同爐號的連鑄坯頭尾寬度變化等引 起)，通常表現為複雜的高次曲線形式，難以用簡單的梯形表示，這種板坯在長度方向寬度 不一致性直接導致了成品長度方向的寬度不一致。板坯原料寬度為離散點格式，由於儀表 頭尾的檢測誤差，這些離散點不經過處理，不能發送給寬度控制模型。同時，基於寬度控制 的有效性，寬度控制模型也只能夠接受板坯長度方向有限個寬度特徵點。
[0005] 為此，本發明開發一種熱軋梯形坯形狀識別方法，主要任務是將複雜的高次多項 式梯形坯曲線用多段直線表示，確保梯形特徵值能傳遞給寬度控制模型，實現模型在板坯 長度方向的全長寬度控制功能。
[0006] 文獻1 (自動寬度控制方法在熱軋帶鋼寬度控制中的應用，冶金自動化，2012 (2)) 中介紹了自動寬度控制方法，基於軋制力的變化的反饋信號計算出輥縫波動的補償調節 量，實現在線動態寬度控制。文獻2(2250mm熱連軋板帶寬度控制優化，中國冶金，2014(3)) 針對頭、尾寬度問題，介紹了立輥短行程控制技術並通過優化短行程各段長度參數來提高 控制精度。文獻3 (熱軋帶鋼寬度控制技術改進，冶金自動化，2014 (1))中介紹了立輥短 行程技術的改進方法，通過頭尾寬度控制優化、寬展軋制優化、儀表檢測值應用條件的優化 等方面進行改進，以便適應來料板坯頭、尾部寬度不均的情況。專利1 (楔形板坯的熱軋寬 度控制方法，201210211053. 9)提出了只利用頭、尾寬度差值的方法來判定來料楔形板坯的 情況並結合相應的長短行程控制來控制寬度。專利2 (-種粗軋寬度檢測裝置和粗軋機的 輥縫控制系統，201220599019. 9 )提出了一種寬度檢測裝置，包括過程機、監視機以及測寬 儀從而確定粗軋寬度的實際值。專利3 (-種粗軋寬度自學習的方法，201110148757. 1)提 出了根據軋制策略將粗軋分為多段的道次軋制，並對每段的寬度自學習係數進行修正提高 控制精度。從目前可以檢索到的資料來看，沒有發現對熱軋梯形坯進行複雜形狀識別方法， 並根據識別結果給出分段梯形表達式。為此，本發明提出了一種基於高次多項式的熱軋梯 形坯形狀識別方法，識別結果可為寬度控制模型實現分段寬度控制提供基礎數據。
[0007]


【發明內容】
： 為了解決複雜的高次多項式梯形坯曲線難以傳遞給寬度模型問題，本發明提供了一種 基於高次多項式的熱軋梯形坯形狀識別方法，具體是指通過高次多項式函數擬合方法，並 根據條件調整多段函數分段點位置及數值，從而確定能夠描述板坯梯形趨勢的連續多段函 數，以便給全長控寬提供數據。
[0008] 本發明的技術方案是：一種基於高次多項式的熱軋梯形坯形狀識別方法，具體包 括以下步驟： 1)在實測的板坯全長範圍內，以長度方向為4由，寬度方向為4由，確定有效計算數據。 這裡的有效計算數據，具體是指對於從測寬儀得到的全長寬度值進行頭、尾部判定後所得 到的數據。頭部或尾部原始點是否有效判定方法如下：頭、尾部的6個連續點一次擬合函數 的斜率σ大於閾值P或者6個連續點中寬度最大與最小值之差的絕對值Λ過閾值^ 即判定數據不合格。如果判定不合格，則忽略頭、尾部兩端的5個連續點但保留第6個點， 否則全部保留。其中閾值/7取值範圍為5-8mm，7的取值範圍為8-10mm。
[0009] 一次擬合函數rU)方程為：

【權利要求】
1. 一種基於高次多項式的熱軋梯形坯形狀識別方法，其特徵在於：所述方法包含以下 步驟： 步驟1:讀取梯形數據，對頭、尾部數據進行判定，即在實測的板坯全長範圍內，以長度 方向為4由，寬度方向為7$由，確定有效計算數據； 頭部或尾部原始點是否有效判定方法如下：頭、尾部的6個連續點一次擬合函數的斜 率《大於閾值A或者6個連續點中寬度最大與最小值之差的絕對值A過閾值％即判 定數據不合格，如果判定不合格，則忽略頭、尾部兩端的5個連續點但保留第6個點，否則全 部保留；其中，閾值的取值範圍為5-8mm，^的取值範圍為8-10mm; 一次擬合函數r〇r)方程為：
其中：為方程斜率，f為方程係數； 寬度最大值與最小值之差的絕對值求解如下：
其中：/?為板坯採集到的原始數據個數，（人/2, /3, /4, /5, /6)表示原始數據頭部6個 點寬度集合；/U, _fHi，/n)表示原始數據尾部6個點寬度集合，函數max 表示取集合內最大值，函數min表示取集合內最小值； 步驟2:針對判定篩選得到的所有有效數據（&J0)，採用最小二乘法進行六次函數擬 合，六次函數_F〇r)方程採用：
其中，Z為板坯長度；x為板坯長度方向坐標值；鬥、％、今、^、^、^、今為六次曲線參數； 步驟3 :板坯全長範圍內等分5段處理，標記6個間斷點，用&和乃表示，i=l，2, 3,4， 5,6,其中，4、Z2、馮、Z4、Z5、為板還有效長度範圍內等分點橫坐標，A、為、乃、為、Jg、Jg為 橫坐標對應的六次函數值； 步驟4 :調整間斷點位置，調整次序為：先調整中間間斷點位置，後對頭、尾部間斷點 值做調整，對於中間間斷點，計算與（Xi+1,_Fi+1)內的一次函數與六次函數的積分之 差，並進行相應的判斷和調整，中間間斷點調整完後，根據頭、尾數據有效性對頭、尾間斷點 進行調整； 步驟5 :依次線性連接各個調整後的間斷點，確定描述梯形趨勢的分段表達式。
2. 如權利要求1所述的一種基於高次多項式的熱軋梯形坯形狀識別方法，其特徵在 於：所述步驟4)中，各斷點的判斷和調整步驟如下： 4. 1調整第2個間斷點位置，即調整第1段，同時第1個間斷點保持不變； 調整算法為：用第1個間斷點（W!)與第2個間斷點為）進行直線擬合，比較第1 段內一次函數與六次函數的積分之差A&，表達式為：
根據得到的Aq值，判斷A&是否超出閾值，當差值超出閾值^時，^取值範圍為 0. 4-1.Omm，即|Aq|調整第2個間斷點U2, _f2)的位置，向第1個間斷點移動一個點， 得到新的間斷點坐標& 2，_72)，^'2為長度坐標值，_72為對應的六次函數值，比較調整間斷 點後第1段內一次函數與六次函數的積分之差A<，表達式為：
根據得到的值，判斷是否超出閾值，當超出閾值％時，繼續調整；否則調 整結束，停止計算；其中，在調整的循環計算中，調整的次數有閾值4艮制，礎勺取值範圍為 5-10 ;當調整次數小於邪寸，則繼續進行調整；當調整次數大於邪寸，則結束調整，把此時第 2個間斷點坐標置為當前值； 4. 2調整第3個間斷點位置，即調整第2段，同時第2個間斷點保持不變，調整原理與第 2個間斷點方法相同； 4. 3調整第4個間斷點位置，即調整第3段，同時第3個間斷點保持不變，調整原理與第 2、3間斷點方法相同； 4. 4調整第5個間斷點位置，即調整第4、5段，同時第4、6間斷點保持不變，調整算法 為：用第5個間斷點U5，為）與第6個間斷點U6，為）進行直線擬合，比較第5段內一次 函數與六次函數的積分之差A_s5，表達式為：
根據得到的A_55值，判斷A_55是否超出閾值％，當差值超出閾值％時，％取值範圍為 1.0-1. 5mm，S卩|A馬|彡％調整第5個間斷點U5,_f5)的位置，向第6個間斷點移動，得到 新的間斷點坐標U' 5, 5)，z5為長度坐標值，5為對應的六次函數值，計算調整後的第4 段內一次函數與六次函數的積分差A
根據得到的A<值，判斷第4段內積分差A<是否超出閾值％如果|A彡％， 則停止調整，置第5個間斷點為當前值，如果|A< |，則繼續下面步驟進行調整計算： 比較調整間斷點後第5段內一次函數與六次函數的積分之差A<，表達式為：
根據得到的值，判斷A<是否超出閾值％，當超出閾值％時，繼續調整，否則停 止計算，在調整循環計算中，調整的次數有閾值4艮制：當調整次數小於邪寸，則繼續進行調 整；當調整次數大於邪寸，則結束調整，把第5個間斷點坐標置為當前值； 4. 5在頭、尾部數據判定合格，予以保留的情況下，不進行修正；在頭、尾部數據判定不 合格，予以捨去的情況下，進行修正，算法如下： 針對頭部數據，修正係數計算如下：
【文檔編號】G06F17/50GK104484491SQ201410562651
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】邵健, 何安瑞, 李波, 孫文權 申請人:北京科技大學, 北京科技大學設計研究院有限公司