帶鋼厚度優(yōu)化控制與軋制過程健康狀態(tài)診斷方法研究.pdf

1、帶鋼厚度是熱連軋機產品質量最主要的評價指標之一。隨著汽車、家電、食品包裝、建筑等行業(yè)對軋制產品質量要求的提高，軋制過程對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雜性，實現(xiàn)板厚高精度控制仍然存在很大困難。本文以進一步改善出口板厚控制精度為目的，從帶鋼厚度優(yōu)化控制和軋制過程健康狀態(tài)診斷兩個方面展開研究。本文主要內容如下:
　　1.針對熱連軋機厚度設定模型系統(tǒng)中，帶鋼厚度不能直接測量，且現(xiàn)有帶鋼厚度預測模型精度不高的問題

2、，提出基于D-S信息重構的帶鋼厚度軟測量預測方法(DSIRPM)。首先，根據(jù)ibaAnalyzer分析軟件和圖相關分析方法確定敏感軋制參數(shù);然后，分別運用敏感軋制參數(shù)進行最小二乘多項式曲線擬合獲得初始帶鋼厚度預測值;最后，利用灰色關聯(lián)分析計算敏感軋制參數(shù)對帶鋼厚度貢獻率，并將其作為D-S證據(jù)理論的基本概率分配函數(shù)對初始帶鋼厚度預測值進行融合，以獲得帶鋼厚度最終預測結果。通過與單一最小二乘多項式曲線擬合模型、GM(1，1)模型和加權平均融

3、合方法對比，結果表明DSIRPM具有較好的預測精度和穩(wěn)定性。
　　2.針對熱連軋機監(jiān)控厚度自動控制(AGC)系統(tǒng)具有時滯、參數(shù)時變等特性導致傳統(tǒng)控制手段很難獲得滿意的控制效果的問題，本文從建立出口板厚多步預測模型和優(yōu)化控制器參數(shù)兩方面出發(fā)，提出一種基于時間序列預測的出口板厚優(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滯的預測模型，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，建立改進分形外推插值預測(IFEIP

4、)方法用于補償時滯造成的系統(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混雜模型進行對比實驗分析，結果表明IFEIP方法是一種具有較優(yōu)性能的出口板厚預測模型。另一方面，為進一步解決系統(tǒng)時滯、參數(shù)時變等不確定性導致常規(guī)PID控制器難以保證帶鋼出口板厚魯棒控制的問題，提出基于綜合小波互相關度的時滯評估方法來確定滯后步長，并將IFEIP方法與控制器相結合，建立基于時間序列預測的出口板厚

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)時變問題，使得PID控制器參數(shù)能夠根據(jù)不同工況變化自適應調整，保證帶鋼出口厚度控制的穩(wěn)定性和魯棒性。仿真結果表明，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滯引起的出口板厚控制超調和振蕩現(xiàn)象，并且在有外部干擾及模型參數(shù)失配情況下，具有較好的動靜態(tài)特性。
　　3.為了保證熱連軋機帶鋼厚度長期控制性能的穩(wěn)定性，從軋制過程運行健

6、康狀態(tài)角度出發(fā)，利用模糊集和深度置信網(wǎng)絡提出一種軋制過程健康狀態(tài)診斷方法。首先，針對軋制過程介于故障與正常之間的“病態(tài)”運行狀態(tài)，提出健康度概念對其進行描述，利用模糊集定義健康度來定量描述軋制過程健康水平并劃分健康等級;然后，針對軋制數(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)絡實時計算監(jiān)測數(shù)據(jù)對應于軋制過程健康狀態(tài)集的模糊隸屬度，由隸屬度到健康度的模糊映射關系獲得軋制過程的健康度，實現(xiàn)軋制過程健康狀態(tài)評估;最后，對照健