一种基于动态规划法和粒子群算法的轧制规程优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于板带材热连轧技术领域，具体涉及一种基于动态规划法和粒子群算法 的轧制规程优化方法。
【背景技术】
[0002] 轧制规程是轧制生产过程的基础。一个合理的轧制规程是实现高效、优质生产的 基础。轧制规程的优化也一直是业内研宄的热点问题。
[0003] 传统的连轧生产轧制规程的优化主要是指对各个机架压下量与轧制力（功率）的 合理分配。优化的目的是在轧制设备的力能、速度等参数满足一定约束条件的情况下，使轧 制过程与产品质量处于最佳状态。然而，在板带材热连轧实际生产中轧制规程的优化技术 也存在一些问题。其中最主要的就是由于控制参数众多，在多个优化目标与约束条件下，计 算量大、耗时多、在线适时应用困难。而且由于板形理论的不完善和控制手段的耦合与干 扰，使得板形板厚协调控制的精度不尚，广品质量有待进一步提尚。
[0004] 我国大型板带热连轧机轧制规程的数学模型大多数是从国外引进的，总计在100 套以上。例如武钢1700热连轧机是从日本引进的，乳制规程的设定采用的是能耗分配系数 法；鞍钢1700热连轧机和宝钢2050热连轧机使用的是西门子的压下率分配系数法；本钢 1700热连轧机则采用AEG提供的单调递减函数法；攀钢1450热连轧机最初是使用意大利 ANSALD0公司的能耗法，厚度分布计算采用迭代计算法。攀钢在后期技术改造中，对精轧过 程数学模型进行了全面升级改造，负荷分配采用了标准压下率负荷分配法。上述从国外引 进的数学模型在生产中基本能够正常使用，但由于需要进行复杂的控制计算，无法满足板 形板厚在线协调控制的要求。
[0005] 国内外在轧制规程优化方面做了大量研宄工作，主要有最小平方和目标函数的非 线性规化和动态规化方法。但这些方法计算量大，而且只能对分配系数做一些改进，很难实 现板形板厚在线适时控制的目的。
【发明内容】
[0006] 本发明提出一种基于动态规划法和粒子群算法相结合的轧制规程优化方法，能够 有效提高优化运算速度，实现对板带热连轧机轧制规程按照板形板厚协调控制的要求进行 在线优化的方法。
[0007] 本发明的特征在于其操作步骤如下：
[0008] (1)采集现有轧制规程以及相关的轧机参数、轧制力数据并分类整理保存在 Excel数据文档中；
[0009] (2)调取现有轧制规程数据，计算该规程对应的板凸度与平直度；
[0010] (3)离散压下量：在保持第一机架入口厚度及最末机架出口厚度不变的前提下， 将各道次的压下量在±10%的范围内随机尚散；
[0011] (4)粒子群空间寻优：在粒子的每一次运动中计算出对应的满足二次型目标函数 要求的板凸度、平直度与轧制力参数，并不断更新自己的位置寻优；
[0012] (5)当程序满足终止条件时输出最优解，终止条件有二：一是寻找到满足目标条 件的最优解，二是达到程序设定的最大迭代次数；
[0013] (6)判断是否满足约束条件，如满足则继续下一步，如不满足则返回到第（3)步， 直至满足约束条件，约束条件包括咬入条件、压下率约束条件、力能参数约束条件、等比例 凸度条件；
[0014] (7)运用动态规划法求各机架压下量、决策变量，由状态转移方程求状态变量；
[0015] (8)求目标函数值并进行比较，找出最小目标函数并计算对应的最优压下规程及 优化后的板凸度与平直度；
[0016] (9)输出并存储最优乳制规程。
【具体实施方式】
[0017] 为了阐述本发明专利的具体实施方法，以国内某钢铁公司7机架板带热连轧生产 机组为例，介绍应用本方法完成轧制规程优化的具体实施步骤。
[0018] (1)采集现有轧制规程以及相关的轧机参数、轧制力等数据并分类整理保存在 Excel数据文档中。表1为某两个钢卷对应的现有轧制规程及有关数据；
[0019] 表 1
【主权项】
1. 一种基于动态规划法和粒子群算法的轧制规程优化方法，其特征在于操作步骤如 下： (1) 采集现有轧制规程以及相关的轧机参数、乳制力数据并分类整理保存在Excel数 据文档中； (2) 调取现有轧制规程数据，计算该规程对应的板凸度与平直度； (3 )离散压下量：在保持第一机架入口厚度及最末机架出口厚度不变的前提下，将各道 次的压下量在的范围内随机尚散； (4) 粒子群空间寻优：在粒子的每一次运动中计算出对应的满足二次型目标函数要求 的板凸度、平直度与轧制力参数，并不断更新自己的位置寻优； (5) 当程序满足终止条件时输出最优解，终止条件有二：一是寻找到满足目标条件的最 优解，二是达到程序设定的最大迭代次数； (6) 判断是否满足约束条件，如满足则继续下一步，如不满足则返回到第（3)步，直至满 足约束条件，约束条件包括咬入条件、压下率约束条件、力能参数约束条件、等比例凸度条 件； (7) 运用动态规划方法求各机架压下量、决策变量，由状态转移方程求状态变量； (8) 求目标函数值并进行比较，找出最小目标函数并计算对应的最优压下规程及优化 后的板凸度与平直度； (9) 输出并存储最优轧制规程。
【专利摘要】一种基于动态规划法和粒子群算法的轧制规程优化方法，属于板带热连轧技术领域，其特征在于操作步骤如下：（1）采集现有轧制规程以及相关的轧机参数、轧制力数据并分类保存；（2）计算现有规程对应的板凸度与平直度；（3）将各道次的压下量在的范围内随机离散；（4）粒子群空间寻优；（5）当程序满足终止条件时输出最优解；（6）判断是否满足约束条件，如满足则继续下一步，如不满足则返回到第（3）步，直至满足约束条件；（7）运用动态规划法求各机架压下量、决策变量，由状态转移方程求状态变量；（8）求目标函数值并进行比较，找出最小目标函数并计算对应的最优压下规程及优化后的板凸度与平直度；（9）输出并存储最优轧制规程。
【IPC分类】B21B37-28, B21B37-20
【公开号】CN104741387
【申请号】CN201510091232
【发明人】张小平, 张进之, 王强, 智常建, 刘光明
【申请人】太原科技大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年2月28日