冷軋平整機調度算法研究.pdf

1、冷軋是對熱軋板材進行深加工的過程，冷軋產品是汽車、家電等行業(yè)的主要原料，其軋制質量將直接關系到企業(yè)的經濟效益。冷軋平整機的生產過程中存在著軋輥的凸度和冷軋薄板的表面粗糙度之間相互耦合的狀況，這種機器設備參數動態(tài)變化下的調度問題是一個理論界并未涉足的計算困難問題，問題比較復雜。 本文首先介紹了冷軋生產的生產流程，以及其在生產過程中的工藝特點。通過分析，確定了冷軋生產調度過程中的工藝約束和調度的要求。冷軋平整機生產調度過程的要求與P

2、CTSP模型相似，結合冷軋生產的特點，建立了平整機調度問題的模型。該模型考慮了軋件的寬度、厚度和重量的限制，以及客戶對于粗糙度的要求，調度的目標是使得相鄰軋件的寬度、厚度和粗糙度的跳變懲罰值最小，并且粗糙度滿足客戶要求程度最高。 針對冷軋調度問題中存在著軋件參數與軋輥性能相耦合的狀況，本文設計了基于動態(tài)規(guī)劃的分解合成機制，將復雜的問題分解、簡化成易于求解的子問題。首先是動態(tài)規(guī)劃分階段，分析軋輥的磨損，根據軋輥的磨損模型，可以將粗

3、糙度的變化曲線線性化。根據線性化后的曲線，得到粗糙度與軋制總重量之間的關系，在此基礎上對整個問題分解。分段時，綜合考慮軋輥的特性以及軋件的特點，定義了分段規(guī)則和聚類規(guī)則，根據客戶要求的粗糙度值，將軋件分配到不同的階段。 求解全局最短路徑的過程采用了動態(tài)規(guī)劃，設置了虛擬的起止點，定義了各階段狀態(tài)變量，狀態(tài)轉移遞推公式，將各階段的最短子路徑相連，確定出最優(yōu)的全局路徑。特別的，兩個階段間相聯(lián)，不是兩點的簡單相聯(lián)，而是確定頭尾軋件的一段

4、排序。而針對這段排序的求解，相當于求解一個子調度問題，設計了啟發(fā)式算法來確定動態(tài)規(guī)劃中子路徑數值。 本文中針對冷軋平整機調度問題的特性，設計出針對該問題的極值優(yōu)化算法。極值優(yōu)化算法來源于自組織臨界理論，不是全局算法，是對解的局部調整。文中定義軋件與其后續(xù)軋件的最小懲罰值與當前懲罰值的比值作為局部適應值，并根據概率選擇插入的軋件作為對最差部分的調整策略，設計算法流程來提高調度計劃的效果。 遺傳算法是基于整個種群的搜索和進化

5、的過程，具有多樣性，而極值優(yōu)化算法，是針對局部的優(yōu)化。本文將這兩種算法相結合，設計出基于極值優(yōu)化的混合算法，將極值優(yōu)化算法對調度結果局部調整策略與遺傳算法多樣性特點和基于整個種群搜索的特點相結合。 本文運用某鋼廠實際生產的數據，在VC++平臺上仿真驗證所設計的調度算法和解決問題的分解合成機制。首先分別實現了所提出的極值優(yōu)化算法和混合算法進行驗證，通過分析，發(fā)現算法得到的解的局部適應值的分布與初始解相比有很大的提高。同時將不同算法