一种基于模糊算法的冷轧平坦度质量判定方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及冶金自动化、乳制技术，具体指一种基于模糊算法的冷轧平坦度质量 判定方法。
【背景技术】：
[0002] 随着现代化工业技术的快速发展，特别是我国汽车制造、机电设备、高精密仪器、 国防工业等技术领域的不断扩大，对高质量带钢的需求量正在逐年提升。冷轧板带由于其 具有良好的机械性能与工艺性能，一直以来就占据着重要的市场份额，被广泛应用于各个 领域。平坦度作为判定板形质量的重要衡量标准，是钢铁生产企业与市场用户关注的重点 指标，但由于影响平坦度的不良因素众多，浪形产生部位沿带钢宽度方向均可出现，这就给 带钢整体的平坦度综合评定带来了困难，所以，需要一种能够考虑各种复杂浪形的平坦度 判定方法，来完善带钢平坦度的评价体系。
[0003] 板带材在轧制后，由于在其纵向方向上存在不均匀的应力，表现在宏观上就是板 带产生浪形，即平坦度缺陷。由于轧机辊系配置情况，窜辊情况，弯辊情况，乳辊磨损，乳辊 冷却等诸多方面都会对平坦度产生影响，可能会产生中浪、边浪、四分之一浪以及局部浪形 和起筋，同时这些平坦度缺陷问题亦会以各种组合情况出现在同一块带钢上，这就给平坦 度判定问题带了难度。
[0004] 现有的带钢平坦度判定方法中，大多都以边浪，中浪，四分之一浪作为平坦度判定 的主要依据，并且各个判定因素分开进行，并根据各不良平坦度的产生部位相应对轧机进 行在线反馈控制，以消除缺陷。但在实际应用中，高次浪形及局部浪形的出现使得平坦度缺 陷的表现形式更加复杂，加大了控制的难度。为此，开发一种冷轧平坦度的综合质量判定方 法，并将判定结果定性的输出以便技术人员及轧制模型做出相应的反应，实现带钢平坦度 的准确识别具有积极的意义。
[0005] 文献1 (王志勇.基于模糊混沌的板形识别与控制技术的研宄.秦皇岛：燕山大 学，2006.)中介绍了运用模糊混沌法对板形信号进行处理，并对一次板形、二次板形、四次 板形分量给出分量表达，使得板形拟合曲线更加符合实际。文献2 ( 丁顺风.带钢板形智能 统计及模糊评价模型研宄.秦皇岛：燕山大学，2013-12.)中介绍了运用板形识别方法分别 对一次板形、二次板形、三次板形、四次板形做出识别，并采用统计方法对各板形指标进行 统计，通过板形等级划分及隶属度对带钢进行综合评价。文献3 (张秀玲.冷带轧机板形 智能识别与智能控制研宄.秦皇岛：燕山大学，2002-9.)介绍了基于标准板形模式距离的 GA-BP神经网络优化识别方法，并对一次板形、二次板形以及四次板形做出识别。专利1 (冷 轧带钢板形智能综合评价方法，201310280465. 2)提出了基于勒让德多项式最小二乘法的 板形模式识别，并应用模糊综合评判理论以及模糊神经网络理论基础，针对一次板形、二次 板形、三次板形、四次板形做出综合评判。从目前可以检索到的资料来看，还没有发现综合 考虑一次板形、二次板形、高次板形以及局部板形、亮带、起筋等影响因素的冷轧板形评判 方法。为此，本发明提出了一种基于模糊算法的冷轧平坦度质量判定方法，可以针对各种复 杂板形做出综合质量判定，更贴近冷轧带钢生产的板形控制，丰富冷轧带钢平坦度的判定 手段。
【发明内容】
：
[0006] 本发明提供了一种基于模糊算法的冷轧平坦度质量判定方法，具体是指针对板形 仪所得各通道板形残差数据进行二次函数拟合，确定引起边浪、中浪、四分之一浪的板形特 征值，并对所有通道值进行判定找出引起局部浪形的特征值。针对上述所有特征值，最终通 过模糊评测的方法对带钢的平坦度质量做出综合判定。
[0007] 本发明的技术方案：一种基于模糊算法的冷轧平坦度质量判定方法，所述方法包 括以下步骤：
[0008] 1)计算边浪与中浪特征值。通过装在精轧出口的板形仪，得到板形仪每个通道板 形残差数据，对全部有效通道残差数据进行二次函数拟合，记录拟合函数的一次项系数a 以及二次项系数b。有效通道残差指带钢宽度覆盖范围内的通道
[0009] 二次函数为：
[0010] y1=ax2+bx+c
[0011] 其中：x为宽度归一化坐标，a，b，c为函数系数。
[0012] 当a为" + "时，表示双边浪，取af a，a2= 0 ;
[0013] 当a为时，表示中浪，取B1= 0, a2= a ;
[0014] 当b为" + "时，表示操作侧浪，取Id1= b，b2= 0 ;
[0015] 当b为时，表示传动侧浪，取Id1= 0, b2= b。
[0016] 2)计算宽度四分之一位置板形特征值。针对宽度四分之一处板形残差进行二次函 数拟合。对于四分之一位置，分别以两侧四分之一处板形仪通道所在位置为坐标原点（中 心通道），建立相互独立的坐标系，X轴为宽度值，y轴为残差值。拟合规则如下：
[0017] 以两侧四分之一处所在通道为中心，分别向两侧取n(n = 5-9)个通道值进行二次 函数拟合，函数的二次项系数即为四分之一浪板形特征值。η的取值与带钢宽度有关，带钢 最窄时取η = 5,最宽时取η = 9。
[0018] 拟合方程为：
[0019] J2= dx 2+ex+f
[0020] 其中：x为宽度归一化坐标，d，e，f为函数系数。
[0021] 距离操作侧四分之一处拟合函数系数d和e绝对值之和表示操作侧四分之一浪， 记作Cl 1;
[0022] 距离传动侧四分之一处拟合函数系数d和e绝对值之和表示传动侧四分之一浪， 记作d2。
[0023] 3)计算局部板形特征值w。针对每一通道进行逐一搜索，确定单通道的板形特征 值。这里的特征值，具体是指单一通道分别与相邻两侧通道P g，？#值之差的最大值，计 算方法如下：
[0025] 其中，g表示单通道板形特征值。r = 2~（n-1)，η为通道总数。
【主权项】
1. 一种基于模糊算法的冷轴平坦度质量判定方法，其特征在于；所述方法包含w下步 骤： 步骤1;对板形仪单次测量板形残差数据进行二次函数拟合，记录拟合函数的二次项 系数aW及一次项系数b。二次函数为： Yi=ax2+bx+c 其中；x为宽度归一化坐标，a,b，c为函数系数； 其确定板形特征值为： 当a为"+ "时，表不双边浪，取3i=a,a2= 0 ; 当a为时，表示中浪，取ai= 0, 32=a; 当b为"+ "时，表示操作侧浪，取bi=b，b2= 0 ; 当b为时，表示传动侧浪，取bi= 0,b2=b; 步骤2 ;对板形仪单次测量板形残差数据两个四分之一位置进行二次函数拟合，记录 拟合函数的二次项系数d。二次函数为； 72=dx2+ex+f 其中；x为宽度归一化坐标，d，e，f为函数系数， 距离操作侧四分之一处拟合函数系数d和e绝对值之和表示操作侧四分之一浪，记作di; 距离传动侧四分之一处拟合函数系数d和e绝对值之和表示传动侧四分之一浪，记作 dg； 步骤3 ;对板形仪所有通道值进行相邻差比较取最值处理，确定局部板形特征值， 具体是指单一通道Pt分别与相邻两侧通道Pt_i，Pw值之差的最大值，计算方法如下：
其中，g表示单通道板形特征值。r= 2~（n-1)，n为通道总数， W=maxigkk+i，gkk巧，......gn-kk 其中；式中化为边部忽略的通道数，化取值范围为2-5,w为局部板形特征值； 步骤4 ;针对所有板形特征值进行模糊评分矩阵确定，如下： A =IHi & & H4 Hs He吊I; 步骤5 ;通过模糊综合判定法，确定板形质量综合评分。 权系数矩阵为： B = |Wi胖2胖3胖4 Ws We胖7 其中
综合判定矩阵为： C = axrt 其中；BT为权系数矩阵B的转置； 根据C值的结果所在范围，确定带钢平坦度综合评定等级。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4)中，模糊评分矩阵确定方法如 下： 4. 1对于双边浪特征值ai，其评分规则为：
其中；hi为a1评分值，aU为双边浪的下边界值，a21为双边浪的上边界值； 4. 2对于中浪特征值32,其评分规则为：
其中屯为a2评分值，a。为中浪的下边界值，a22为中浪的上边界值； 4. 3对于操作侧单边浪特征值bi，其评分规则为：
其中屯为bi评分值，a。为操作侧浪的下边界值，a23为操作侧浪的上边界值； 4. 4对于传动侧单边浪特征值b2,其评分规则为：
其中；h4为b2评分值，a14为传动侧浪的下边界值，a24为传动侧浪的上边界值； 4. 5对于操作侧四分之一浪特征值di，其评分规则为：
其中；hg为di评分值，aig为操作侧四分之一浪的下边界值，a2。为操作侧四分之一浪 的上边界值。 4. 6对于传动侧四分之一浪特征值d2,其评分规则为：
其中；he为cU评分值，aic为传动侧四分之一浪的下边界值，a为传动侧四分之一浪 的上边界值； 4. 7对于局部浪特征值W，其评分规则为：
其中；h,为W评分值，a17为局部浪的下边界值，a27为局部浪的上边界值； 其中，对板带全长进行评分，整体策略为；对于头、尾部板形特征值进行弱化修正处 理，中间部分板形特征值保留处理，通过加权平均法计算全长板形特征值，具体计算规则如 下：
其中；V为带钢全长范围内板形仪测量次数。1~j为头部位置；（j+1)~m为中间位 置；(m+1)~V为尾部位置。Shew，Sta。分别为头部弱化修正系数与尾部弱化修正系数，其 中，0. 2<Shead<〇. 8 ;0. 2<Staii<〇. 8。
【专利摘要】本发明一种基于模糊算法的冷轧平坦度质量判定方法，包括步骤如下：对板形仪单次测量残差数据进行二次函数拟合，确定拟合函数一次项系数与二次项系数，标定中浪与边浪特征值；对板形仪单次测量残差数据四分之一位置进行二次函数拟合，确定二次项系数，标定四分之一部位的板形特征值；对板形仪所有通道值进行相邻差比较取最值处理，确定局部板形特征值；通过模糊算法处理，计算带钢全长综合板形特征矩阵；通过加权算法，确定板形质量等级。通过本发明，可以在考虑复杂浪形的情况下，对冷轧板材的平坦度做出准确判定，提高冷轧平坦度的判定水平。
【IPC分类】B21B37-28
【公开号】CN104785535
【申请号】CN201510048339
【发明人】孙文权, 何安瑞, 李波, 邵健
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年1月30日